لا يمكن تخيل حياة مدينة كبيرة بدون مراقبي حركة المرور. لكن لا توجد مدينة حديثة كبيرة يمكن مقارنتها بكائن حي متعدد الخلايا من حيث تعقيد وتنوع العمليات التي تجري فيها. وبالطبع، اهتمت الطبيعة بمراقبي المرور. مع كل الاحترام الواجب لرفاق أورود، فإننا مضطرون إلى القول إن المهام التي تحددها الطبيعة وتحلها مستحيلة بالنسبة لهم. إن مهمة تنظيم عمليات الحياة الأساسية مثل تخليق البروتينات والأحماض النووية، ونقل السمات الوراثية، ونمو الكائنات الحية، واستقلابها، والشيخوخة، وما إلى ذلك، وحتى التنظيم الذاتي التلقائي، يتم تعيينها لمواد كيميائية تسمى المنظمين البيولوجيين. لقد تم بالفعل كشف الطبيعة الكيميائية لمعظمها. لكن الدور الذي تلعبه في أجسامنا في السنوات الأخيرة قد تم الكشف عنه بطرق غير متوقعة، ربما يمكننا التحدث عن نوع من الثورة في علم الحياة.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على المنظمات الحيوية - فهي تستحق العناء. سنقتصر على ثلاث مجموعات - الفيتامينات والهرمونات والإنزيمات. بالإضافة إلى المنظمات الحيوية، والتي تلعب الهرمونات دورًا رائدًا فيها، هناك أنواع أخرى من التنظيم في أجسامنا. وأهمها العصبية، التي تنفذها القشرة (والقشرة الفرعية) للدماغ. يتم التعبير عنها في حقيقة أن مسار التفاعلات الأيضية يعتمد على حالة الجهاز العصبي المركزي. وهذا نوع مهم للغاية من التنظيم، ولكن هنا أيضًا تقع العمليات الكيميائية في قلبه.

دعونا نتفق على أن مصطلح "التنظيم" يعني التغير في السرعة - تسارع أو تباطؤ - لأي تفاعل كيميائي حيوي يحدث في خلايا الجسم. وهنا نذكر نوعًا آخر مثيرًا للاهتمام من التنظيم الذاتي - التنظيم التلقائي، الذي يعتمد على مبدأ ردود الفعل، والذي يتمثل في حقيقة أن تركيز المادة في الخلية يعطي إشارة لبدء العمليات التنظيمية.

وسنلتقي بأمثلة محددة للتنظيم الذاتي في المستقبل.

لأي تأثير مفاجئ، يستجيب التمثيل الغذائي في الخلية بتنظيم عاجل دون إعادة هيكلة كبيرة لآلياته واحتياطياته. ولكن هنا نذهب إلى الجبال ونبقى هناك لفترة طويلة. في ظل هذه الظروف، يتم إعادة بناء خلايا الجسم بشكل أساسي، فهي تقوم بتوليف بروتينات جديدة ومواد أخرى، وما إلى ذلك. يمكن تسمية هذا التنظيم على المدى الطويل: فهو يعمل على تكييف جسمنا مع الظروف الجديدة له.

عندما تقوم مجموعة من السائحين بإجراء عملية انتقالية، فمن الواضح أن سرعتها الإجمالية تعتمد على أبطأ عضو في المجموعة. لذا فإن أبطأ تفاعل كيميائي حيوي في الخلية يحد من معدل دورة التفاعلات المرتبطة به بأكملها. وهذا أيضًا نوع من التنظيم.

وهنا، ربما يكون من المناسب اللجوء إلى البيولوجيا الجزيئية - وهو العلم الذي تطور بسرعة في السنوات الأخيرة ويهتم بدراسة جميع الكائنات الحية على المستوى الجزيئي، وبعبارة أخرى، دراسة التفاعلات بين الجزيئات في كائن حي. كيف تختلف ردود الفعل في الكائن الحي عن ردود الفعل المماثلة في الطبيعة غير الحية؟

بتبسيط بعض الشيء، يمكن الإجابة على ذلك بإيجاز: سرعة التفاعلات المحفزة بواسطة مسرعات خاصة - الإنزيمات، والانتظام، لأنه في الطبيعة غير الحية، تستمر التفاعلات على أساس اصطدام الجزيئات المنتشرة بشكل عشوائي في الفضاء. في أبسط ممثل للعالم الحي - الخلية - تكون الجزيئات ثابتة مكانيًا على المصفوفة، وهذا لا يوفر فقط اتجاهًا محددًا بدقة للتفاعل الكيميائي، ولكن أيضًا السرعة غير العادية لمثل هذه التفاعلات.

يتم تنظيم عملية التمثيل الغذائي في أبسط كائن حي أحادي الخلية عن طريق تغيير معدل التفاعلات الأنزيمية. يمكن أن توجد مثل هذه الخلية من خلال التكيف، أي التكيف، مع ظروف البيئة الخارجية. فهو يتكيف عن طريق تعبئة إنزيماته حسب الحاجة، والتي من المحتمل أن يكون بعضها احتياطيًا في الظروف العادية.

لكن جسمنا يتكون من تريليونات الخلايا غير القادرة على الوجود المستقل. إنهم متحدون بجودة واحدة: إنهم جميعا يشاركون في عملية التمثيل الغذائي العام، حيث يتم تنظيم معدل التفاعلات الأنزيمية عن طريق الجهاز العصبي المركزي. يقوم بذلك عن طريق الاتصال الوثيق مع الغدد الصماء وهرموناتها.

لقد تحدثنا بالفعل أعلاه عن العمليات التي تحدث في الجسم بمساعدة الإنزيمات. إحدى أقوى الآليات التنظيمية التي يستخدمها الجهاز العصبي المركزي هي النبضات العصبية التي تدخل أنسجة الجسم باستمرار. أنها توفر تركيبًا منظمًا (أي مصفوفة) للبروتينات، وخاصة بروتينات الإنزيم، وتدعم التنظيم الكيميائي للخلايا وقدرتها على إدراك "تعليمات" المنظم الرئيسي.

لذلك، تعمل المحفزات الإنزيمية على تسريع (أو إبطاء) مسار التفاعل الكيميائي الذي بدأ بالفعل. ومع ذلك، وفقا لبعض العلماء، فإن الإنزيمات لديها القدرة على بدء هذه التفاعلات. ومن المهم جدًا أيضًا أن يزيد الإنزيم من معدل أي تفاعل لدرجة أنه يسير في مسار معين. بمعنى آخر، يمنع الإنزيم التفاعلات الجانبية ويحدد الاتجاه الذي يسير فيه التفاعل الكيميائي الرئيسي. هذه خاصية مهمة جدًا للإنزيمات، والتي سيتم مناقشتها أدناه. حاليًا، يتم استخدام مصطلحي "الإنزيم" و"الإنزيم" بشكل لا لبس فيه، حيث ثبت أنه لا توجد فروق بين الإنزيمات داخل الخلايا وخارج الخلية. هذا جعل من الممكن إدخال ترتيب معين في تسمية العديد من الإنزيمات المعروفة حاليًا. يحاول علماء الكيمياء الحيوية أن يعكسوا آلية عملها باسم الإنزيم. لقد امتنعنا عن القيام بذلك، لأنه، على سبيل المثال، بدلاً من "نازعة هيدروجين الكحول" كان علينا أن نعطي الاسم: "الكحول-نيكوتيناميد-أدينين-ثنائي النوكليوتيد-ترانسهيدروجينيز" *، والذي، بالطبع، كان من شأنه أن يجعل العرض الشعبي مستحيلاً . نقتصر على الإشارة إلى أن الاتحاد الدولي لعلماء الكيمياء الحيوية قد اعتمد التقسيم التالي للإنزيمات إلى ستة فئات: 1) الأكسدة، التي تحفز عمليات الأكسدة البيولوجية؛ 2) عمليات النقل التي تنقل مجموعات الذرات؛ 3) الهيدروليزات التي تحفز الانقسام عن طريق تكيف الماء؛ 4) الليزات التي تقسم (أو تضيف) مجموعات مختلفة دون مشاركة الماء؛ 5) الأيزوميرات، التي تحول المركبات ("الأيزومرية") المتشابهة إلى بعضها البعض، و6) الأربطة، التي تربط جزيئين ببعضهما البعض عند كسر الرابطة في بعض مركبات حمض الفوسفوريك.

* (عادة، يتم إعطاء الإنزيم اسمًا عن طريق إضافة النهاية "aza" إلى الجذر اللاتيني للكلمة التي تشير إلى المادة التي يعمل عليها الإنزيم، أو إلى اسم العملية التي يتم تحفيزها بواسطة هذا الإنزيم. إلى جانب هذا، لا يزال هناك العديد من الإنزيمات ذات الأسماء التعسفية المثبتة تاريخيًا.)

1. إنزيمات الأكسدة - الإنزيمات التي تحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال. تتضمن هذه المجموعة الكبيرة من الإنزيمات الموجودة في جميع الأنسجة عدة مجموعات فرعية:

أ) نازعة الهيدروجين - إنزيمات تحفز أكسدة المادة عن طريق نقل الهيدروجين من ركيزة إلى أخرى. اعتمادًا على الركيزة، التي يتم تحفيز أكسدتها بواسطة نازعة هيدروجين معينة، فإنها تحصل على اسمها الكامل. على سبيل المثال، نازعة هيدروجين الكحول، نازعة هيدروجين الجلسرين، نازعة هيدروجين اللاكتات (حمض اللاكتيك المؤكسد)، نازعة هيدروجين الغلوتامات، إلخ.

مستقبل الهيدروجين (أي المادة التي تقبل الهيدروجين) في التفاعلات المحفزة بواسطة هذه الإنزيمات هي NAD وNADP. هناك أيضًا عدد من إنزيمات الهيدروجين المشاركة في نقل الإلكترونات من الأشكال المختزلة من ثنائي نيوكليوتيدات النيكوتيناميد عبر نظام السيتوكروم، على سبيل المثال، NAD·H 2 - سيتوكروم سي- أوكسيدوريدوكتيز، NAD · H 2 - سيتوكروم - ب - 5 - أوكسيدوريدوكتيز، إلخ.؛

ب) الأكسيداز - إنزيمات تنقل الهيدروجين من الركيزة المؤكسدة إلى الأكسجين. من بينها، يجب الإشارة إلى أوكسيديز الأحماض الأمينية، أوكسيديز أحادي الأمين، أوكسيديز البيريدوكسالامين، أوكسيديز السيتوكروم، وكذلك الإنزيمات التي تحفز نقل الهيدروجين من الركيزة إلى بيروكسيد الهيدروجين - بيروكسيداز - وتحلل بيروكسيد الهيدروجين بتكوين الأكسجين والماء - الكاتلاز.

2. الترانسفيراز - مجموعة واسعة من الإنزيمات التي تعمل على تسريع نقل الذرات أو مجموعات الذرات والجذور من ركيزة إلى أخرى. ويمكن تقسيمها إلى المجموعات الفرعية التالية:

أ) ميثيل ترانسفيراز - إنزيمات تحمل مجموعة ميثيل - CH 3. وتشمل هذه النيكوتيناميد ميثيل ترانسفيراز، سيرينوكسي ميثيل ترانسفيراز، وما إلى ذلك؛

ب) ناقلات الأسيل - إنزيمات تحمل بقايا حمضية. ومن أمثلة إنزيمات هذه المجموعة الفرعية الكولين أسيتيل ترانسفيراز، أسيتيل- CoA أسيل ترانسفيراز، وما إلى ذلك؛

ج) ناقلات الجليكوزيل - الإنزيمات التي تنقل بقايا السكريات الأحادية - الجليكوزيل. تشمل هذه الإنزيمات فسفوريلاز، الذي ينقل بقايا الجلوكوز من جزيء الجليكوجين إلى حمض الفوسفوريك مع تكوين الجلوكوز -1 فوسفات، فسفوريبوسيل ترانسفيراز، أدينوسيل فوسفوريلاز وأنزيمات أخرى؛

د) ناقلات الأمين - الإنزيمات التي تنقل المجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية إلى أحماض الكيتو. وأهمها: ناقلة الأسبارتامين، ناقلة أمين الألانين، ناقلة أمين التيروزين؛

ه) ناقلات الفوسفور - الإنزيمات التي تنقل بقايا حمض الفوسفوريك، كقاعدة عامة، من المركبات المحتوية على الفوسفور إلى فوسفات النيوكليوتيدات. تشمل هذه المجموعة الفرعية الواسعة من الإنزيمات: الهيكسوكيناز، والفركتوكيناز، والفوسفوفركتوكيناز، التي تنقل بقايا الفوسفات من حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك، على التوالي، إلى الجلوكوز، أو الفركتوز، أو الفركتوز 6-فوسفات؛ الكرياتين كيناز، يحفز النقل العكسي لبقايا الفوسفات من فوسفات الكرياتين إلى حمض ثنائي فوسفوريك الأدينوزين؛ البيروفات كيناز، الذي ينقل بقايا الفوسفات من حمض الفوسفونول بيروفيك إلى حمض الأدينوزين ثنائي فوسفوريك، والعديد من الإنزيمات الأخرى؛

و) نقل الكبريتيد - إنزيمات تنقل المجموعات التي تحتوي على ذرة الكبريت. على سبيل المثال، أوكسالات-CoA-transferase، CoA-transferase-ketoacids؛

ز) إنزيمات ترانسفيراز الوسطين - إنزيمات تنقل مجموعة الوسطين -CNH 2 \u003d H. وتشمل هذه، على سبيل المثال، أرجينين جليكاين وسط ترانسفيراز، الذي ينقل مجموعة الوسطين من الأرجينين إلى جليكاين أثناء تخليق الكرياتين.

3. هيدروليز - إنزيمات تعمل، بمشاركة الماء، على تحفيز انقسام المركبات العضوية المعقدة (البروتينات والدهون والدهون والسكريات) في موقع رابطة الأثير أو الببتيد. يمكن تقسيم هذه المجموعة الكبيرة من الإنزيمات الموجودة في الأنسجة المختلفة، اعتمادًا على طبيعة الركيزة المتحللة، إلى عدة مجموعات فرعية:

أ) استريز - إنزيمات تحفز التحلل المائي للإسترات (الدهون والفوسفاتيدات وما إلى ذلك). وتشمل هذه الإنزيمات مثل الليباز الدهني المتحلل مائيًا، والفوسفوليباز أ، والأسيتيل كولينستراز، والكولينستراز، وما إلى ذلك؛

ب) هيدرولاز الفوسفومونو وديستر - إنزيمات تحفز انقسام حمض الفوسفوريك من مركبات مختلفة (النيوكليوتيدات والأحماض النووية واسترات الفوسفوريك للكربوهيدرات). وأهمها: الفوسفاتيز القلوي، الفوسفاتيز الحمضي، جلوكوز 6-فوسفاتيز، جلوكوز 1-فوسفاتيز، فسفوديستراز، ديوكسي ريبونيوكلياز؛

ج) الجلوكوزيداز - الإنزيمات المشاركة في التحلل المائي للجلوكوزيدات من السكريات الثنائية والثلاثية والسكريات (الجليكوجين والنشا والسكروز والمالتوز وما إلى ذلك). وتشمل هذه الأميليز، والجلاكتوزيداز، والنوكليوسيداز والإنزيمات الأخرى؛

د) هيدرولاز الببتيد - إنزيمات تحفز الانقسام المائي للبروتينات والبولي ببتيدات في موقع الرابطة الببتيدية. وتشمل هذه أمينوببتيداز، كربوكسيبيبتيداز، البيبسين، التربسين، هبموتربسين، إنتيروببتيداز، كاثيبسين، وما إلى ذلك؛

هـ) الأميداز - إنزيمات تحفز الانقسام المائي للمجموعة الأمينية من الأميدات والبيورينات والنيوكليوتيدات والمركبات الأخرى. وتشمل هذه الأسباراجيناز، والجلوتاميناز، وأدينين دياميناز، وAMP-deaminase، التي تفصل المجموعات الأمينية مائيًا من أميدات الأحماض الأسبارتيكية والجلوتاميك، ومن حمض الأدينين والأدينوزين أحادي الفوسفوريك؛ اليورياز، الذي يفكك اليوريا إلى ثاني أكسيد الكربون وجزيئين من NH3، بالإضافة إلى إنزيمات أخرى؛

و) متعدد الفوسفات - إنزيمات تعمل على تحلل روابط الفوسفونهيدريد. وأهمها: أدينوسين ثلاثي الفوسفات، نيوكليوتيد بيروفوسفاتيز، بيروفوسفاتيز غير عضوي.

4. الليازات - الإنزيمات التي تقسم مجموعة أو أخرى من الركيزة بطريقة غير متحللة أو تقسم سلسلة الكربون. وتشمل هذه، على سبيل المثال، إنزيمات ديكاربوكسيلاز البيروفات، والإنزيمات التي تنزع الكربوكسيل من الأحماض الكربوكسيلية، والأدولاز الذي يقسم الفركتوز -1-6-ثنائي الفوسفات إلى اثنين من الفوسفاتيات، وغيرها.

5. الأيزوميراز - إنزيمات تحفز تفاعلات الحركة داخل الجزيئات للمجموعات المختلفة. وتشمل هذه الإنزيمات إيزوميراز فوسفات الجلوكوز، وإيزوميراز فوسفات ثلاثيوز، وموتاز فوسفوغليسرات.

6. إنزيمات الليجاز، أو التركيبات، هي إنزيمات تحفز تفاعلات التخليق الحيوي باستخدام طاقة ATP أو ثلاثي فوسفات النيوكليوتيدات الأخرى. وتشمل هذه الإنزيمات التي تصنع السكريات الثنائية والسكريات والدهون والدهون والبروتينات والأحماض النووية، بالإضافة إلى عدد من المنتجات الأيضية الوسيطة - مزيج الأحماض الأمينية مع t-RNA وبقايا الأحماض الدهنية (acyls) مع الإنزيم المساعد A، إلخ. .

تسمى الإنزيمات التي لها نفس النوع من النشاط الوظيفي، أي تحفيز نفس التفاعل، ولكن تختلف في مكون البروتين، بالإنزيمات المتماثلة. وهي تختلف عن بعضها البعض في تكوين الأحماض الأمينية، والامتزاز، والخصائص الكيميائية المناعية والحركية، والاستقرار الحراري، ودرجة الحموضة المثلى وغيرها من الميزات. في البشر والحيوانات، تم تحديد العديد من الإنزيمات التي تتكون من الإنزيمات المتماثلة. من بينها يجب أن يسمى نازعة هيدروجين اللاكتات، نازعة هيدروجين الجلوكوز 6 فوسفات، نازعة مالات، كيناز الكرياتين، الفوسفاتيز، الأميليز، هيكسوكيناز. وهكذا، تمت دراسة خمسة أنزيمات متماثلة من هيدروجيناز اللاكتات، تختلف في تناوب سلاسل البوليببتيد. يتكون جزيء البروتين من هذه الإنزيمات المتماثلة من أربع سلاسل متعددة الببتيد، والتي يمكن أن تكون من نوعين - H وM ("H" - الحرف الأول في كلمة قلب، "M" - في كلمة عضلة). في عضلة القلب، يتم بناء هيدروجيناز اللاكتات من أربع سلاسل متعددة الببتيد من النوع H، أي أن جزيئه يتكون من H 4 . في العضلات الهيكلية، يتكون الإنزيم فقط من سلاسل متعددة الببتيد من النوع M، أي M 4 . في الأعضاء الأخرى، تختلف جزيئات هيدروجيناز اللاكتات في نسبة هذه السلاسل متعددة الببتيد: H 3 , M, H 2 , M 2 , H, M 3 *.

* (بالنسبة لبعض الإنزيمات المتماثلة، كان من الممكن إثبات وجود اختلافات في الهياكل الأولية والثانوية.)

لتحديد الإنزيمات المتماثلة بنجاح كبير، يتم استخدام طريقة الرحلان الكهربائي لمستخلص الأنسجة أو مصل الدم. بسبب الاختلافات في حجم شحنة جزيئات البروتين، تتحرك الإنزيمات المتماثلة الفردية في مجال كهربائي بسرعات مختلفة ويمكن فصلها عن بعضها البعض.

إن وجود أنزيمات محددة في الأعضاء الفردية له قيمة تشخيصية كبيرة ويستخدم في الكيمياء الحيوية السريرية للكشف عن العمليات المرضية. إن الزيادة في مستوى الإنزيمات الفردية أو التغيير في طيف الإنزيمات في الدم تكون محددة للغاية بحيث يمكن أن تكون بمثابة تأكيد حاسم للتشخيص السريري.

تعتبر خصوصية الإنزيمات ظاهرة رائعة للغاية. ولعل الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو خصوصية عمل الإنزيمات التي تصنع البروتينات.

بالحديث عن البروتينات والأحماض النووية، ذكرنا هذا التوليف. ولكن من الضروري هنا التأكيد على القدرة غير العادية للإنزيمات المشاركة في عملية التوليف للتعرف على حمض أميني واحد من بين عشرين حمضًا أمينيًا آخر. علاوة على ذلك، يمكنهم التعرف على الحمض النووي الريبوزي (RNA) المقابل من بين 20 نوعًا على الأقل من أصنافه.

أحد أهم إنجازات السنوات الأخيرة هو توضيح حقيقة أن خصوصية البروتينات الأنزيمية تعتمد على ترتيب تناوب الأحماض الأمينية التي تشكل سلسلة الببتيد فيها. وبالتالي، كان من الممكن إثبات أن جزيء إنزيم الريبونوكلياز لا يتكون فقط من 124 بقايا من الأحماض الأمينية التي تشكل سلسلة ببتيد واحدة، ولكن أيضًا لمعرفة الأحماض الأمينية التي تشكل هذه السلسلة وبأي تسلسل تتناوب مع بعضها البعض.

كان من الممكن أيضًا معرفة أن خصوصية الإنزيم لا تعتمد فقط على كيفية وجود الأحماض الأمينية في جزيئه. يحتوي كل إنزيم على نوع من المركز النشط - وهو جزء صغير من سلسلة الببتيد مع تسلسل الأحماض الأمينية المميزة. من الممكن تقسيم جزيء الإنزيم، والتغلب على جزء منه، والاحتفاظ بكل خصوصية عمل الإنزيم. لم يتم إجراء مثل هذه التجارب على نطاق واسع بعد، ولكن تم إنجاز الشيء الرئيسي: تمت إزالة الحجاب عن ظاهرة الوضوح غير المفهوم سابقًا للمحفزات البيولوجية، مما جعلها مواد غامضة.

يوجد في المركز النشط للإنزيم موقع تتوافق معالمه مع الخطوط العريضة لجزيئات الركيزة، أو كما يقولون، مكملة لها. يسمى هذا الموقع منطقة الاتصال بالإنزيم. في عملية تكوين مجمع الإنزيم الركيزة، يمكن أن تتغير الخطوط العريضة لجزيئاتها، كما لو كانت تتكيف مع بعضها البعض (الشكل 28).

لا ينبغي للمرء أن يعتقد أن قطعة صغيرة فقط منه، المركز النشط، "تعمل" في جزيء الإنزيم. وسوف نعود إلى هذه المسألة في وقت لاحق قليلا. دعونا نلاحظ الآن أن المركز النشط يسبب تغيرات في مادة معينة - الركيزة.

وبمساعدة الأشعة السينية، كان من الممكن تصوير عملية عمل بعض الإنزيمات. اتضح أن نصفي الجزيء يغطي الركيزة من كلا الجانبين.

بالإضافة إلى المركز النشط، يحتوي جزيء الإنزيم على نقطة ضعيفة - وهي مجموعة كيميائية يمكن حظرها بواسطة مجموعة واسعة من المواد التي لا علاقة لها بالركيزة التي يعمل عليها المركز النشط. حجب هذا التجمع - يسميه العلماء "تفارغي" * . يمكن للمواد أن تؤثر على البنية العامة لجزيء البروتين - شكله - وبالتالي تنظيم نشاط المركز النشط، أي العمل الرئيسي للإنزيم. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هنا هو أنه من بين هذه المواد هناك هرمونات - مسببات الأمراض ومنظمات نشاط أهم أعضاء الجسم.

* (تفارغي - غير مرتبط من الناحية الهيكلية. تسمى المواد التي تختلف في بنيتها عن الركيزة ويمكنها تنظيم نشاط الإنزيم بالمؤثرات التفارغية (المنفذين).)

إذا كان الأمر كذلك، فنحن على وشك الترجمة إلى لغة المفاهيم الكيميائية (بمعنى آخر، فك رموز) وظائف جسمنا مثل النمو والنضج، والتطور الجنسي والتكاثر، والعديد من العمليات الأخرى التي تسيطر عليها الهرمونات. . ومن هنا "خطوتان" لإعادة البناء الاصطناعي لهذه العمليات.

يعد Allostery مثالًا ممتازًا على مدى روعة تنظيم العمليات الكيميائية في أجسامنا (وفي كل الطبيعة الحية) من خلال الإنزيمات التي تحفز التحولات الكيميائية للركيزة. دعنا نسميه نظامًا حيًا. وتبين أن عمل النظام المعيشي المنظم يعتمد على نتائج نشاطه الخاص. لنفترض أن النظام الحي يتكون من سلسلة كاملة من التفاعلات الكيميائية، يتم تحفيز كل منها بواسطة إنزيم معين. لا علاقة للمنتج النهائي بالركيزة الأولية، لكنه يمكن أن يمنع عمل الإنزيم الأولي الذي يحفز التفاعل الأول في سلسلة نظام حي معين.

كيف نسمي هذه الظاهرة؟ يمكن للطالب أيضًا الإجابة على هذا من خلال التعليقات. نعم، بالضبط هي التعليقات التي تكمن وراء الطريقة البسيطة لتنظيم أي جهاز.

البروتينات الأنزيمية هي مركبات عضوية عادية، وتعتمد خصوصية عملها على خصائص تركيبها الكيميائي وترتيبها المكاني (البنية).

لا توجد قواعد دون استثناء. والخصوصية العالية للمحفزات البيولوجية تتطلب تحفظًا. والحقيقة هي أن الحالات معروفة عندما يعمل نفس الإنزيم على عدة ركائز كيميائية مختلفة. تم العثور على هذه الانزيمات في الجهاز الهضمي. هذا أمر مفهوم. يحتوي الطعام على العديد من المواد المختلفة لدرجة أن الإنزيمات لم تعد قادرة على الوضوح - فقط لديك الوقت للتعامل مع كل شيء! لكن مثل هذه الأمثلة نادرة نسبيًا، وتظل انتقائية عمل الإنزيمات حتى الآن هي الخاصية الأكثر تميزًا*. التأكيد على كلمة "حتى الآن". والحقيقة هي أنه في السنوات الأخيرة، تلقى العلماء بيانات غير متوقعة إلى حد ما هزت إلى حد ما ثقتهم في الخصوصية الإلزامية لعمل الإنزيمات.

* (يوجد في الكائنات الحية (بما في ذلك البشر) إنزيمات يمكنها العمل على مواد غير موجودة في الطبيعة على الإطلاق. وتشمل هذه المواد العديد من المواد الطبية والسموم. ومن المحتمل جدًا أن تكون مقاومة الميكروبات المسببة للأمراض لمثل هذه المواد الطبية ترجع إلى حقيقة أن الكائنات الحية الدقيقة تنتج إنزيمات خاصة تدمر هذه المواد الطبية.)

هناك ظرف آخر يتوافق جيدًا مع خصوصية عمل الإنزيمات. لقد اتضح أنه يمكن زيادة نشاط الإنزيم، أو على العكس من ذلك، تثبيطه أو قمعه أو حتى شله عن طريق عمل مواد كيميائية معينة، غالبًا ما تكون بسيطة جدًا في التركيب. يمكن أن تكون هذه المنشطات والمشلات لعمل الإنزيمات - والتي يطلق عليها مثبطات - محددة للغاية. على سبيل المثال، يزيد ملح الحمض القوي بشكل حاد من نشاط إنزيم البابين، ولكنه يشل عمل إنزيم الجهاز التنفسي تمامًا.

تلعب مثل هذه الظواهر دورًا مهمًا في الكائن الحي. والحقيقة هي أن العديد من الإنزيمات موجودة في أنسجة وخلايا الجسم في حالة غير نشطة تمامًا، ولكنها تصبح نشطة في ظل ظروف معينة.

تم عرض هذا لأول مرة بواسطة IP Pavlov وطلابه باستخدام مثال الإنزيمات الهاضمة.

في الغدد السليمة للمعدة، لا يوجد بيبسين نشط جاهز، ولكن يوجد بروبيبسين غير نشط - البيبسينوجين. تحت تأثير النشاط العصبي، تفرز الغدد هذا الإنزيم غير النشط في تجويف المعدة، والذي يتحول على الفور إلى البيبسين تحت تأثير حمض الهيدروكلوريك في عصير المعدة. يساعد البيبسين الناتج حمض الهيدروكلوريك على تحويل البيبسينوجين إلى البيبسين. هذه هي الطريقة التي يتم بها تنشيط الانزيم. هنا يلعب حمض الهيدروكلوريك المعروف دور المنشط. هذا الدور مهم جدًا لعملية الهضم الطبيعية في المعدة.

في بعض الأحيان تكون منشطات الإنزيمات أبسط في تركيبها من حمض الهيدروكلوريك. في بعض الحالات، يكون وجود كميات صغيرة من الكالسيوم والمنغنيز والكوبالت كافيا لإظهار عمل الإنزيم. على سبيل المثال، يتم تنشيط الأميليز في وجود الكلوريدات. وفي حالات أخرى، لتنشيط الإنزيم، تنتج خلايا الجسم مواد بروتينية معقدة للغاية. في الواقع، مثل هذا المنشط هو إنزيم إنزيم، لأنه يحفز عمل شكله غير النشط. لذلك، على سبيل المثال، التربسين، الذي يكسر البروتينات في الأمعاء، موجود في الخلايا في شكل التربسينوجين غير النشط، والذي يتم تنشيطه بواسطة عمل إنتيروكيناز.

كيف تتخيل جوهر التنشيط؟ في عدد من الحالات، كان من الممكن إثبات أن حدوث النشاط يعتمد على البنية الأولية للبروتين. خذ نفس التربسينوجين. وهو غير نشط. لكن الجزء الذي يتكون من ستة بقايا من الأحماض الأمينية يتم فصله عن سلسلته المتعددة الببتيد (البنية الأولية). ويتجلى النشاط الأنزيمي على الفور - يصبح التربسينوجين التربسين الحقيقي. كيف يمكن تفسير هذا؟ اتضح أنه بعد "بتر" الهيكل الأساسي، يبدأ الجزء المقابل من سلسلة البولي ببتيد في الالتواء في دوامة، ونتيجة لذلك يظهر النشاط الأنزيمي. وبالتالي، فإن الهيكل الأساسي "يعرف" كيفية تشكيل مركز نشط في إنزيم البروتين "الكامل"، وينقل معرفته (المعلومات) تلقائيًا إلى البنية الثانوية والثالثية لإنزيم البروتين. من الواضح الآن أن الطبيعة لم تعد مسرفة كما كانت تبدو قبل عشر سنوات. عندها كان العلماء في حيرة من أمرهم: إذا كانت قطعة واحدة فقط من جزيء الإنزيم نشطة، فماذا يخدم الباقي؟ هل هي زائدة عن الحاجة؟ اتضح لا.

لتنفيذ تخليق بروتين إنزيم معين، يكون جزيئه الكامل ضروريًا، لأنه يحتوي على المعلومات اللازمة للبناء الصحيح لجزيء جديد بمراكزه النشطة المميزة.

ومن المثير للاهتمام أن تنشيط الإنزيم الأولي غالبًا ما يتم بواسطة الإنزيم المتكون منه. يزداد معدل عملية التحفيز الذاتي (التسريع الذاتي) بشكل كبير.

يلعب عمل المنشطات والمثبطات دورًا مهمًا في تنظيم التفاعلات الأنزيمية في بروتوبلازم الخلية*. بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا تنظيم نشاط الإنزيمات في الخلية الحية بطريقة أخرى. لقد وجد أن الإنزيمات يمكن أن ترتبط ببروتينات أخرى وتتحرر مرة أخرى من هذه المركبات. من خلال الارتباط، تفقد الإنزيمات نشاطها **، ويتم إطلاقها واستعادتها. وبما أن بروتوبلازم الخلية يتكون من بروتينات، فإن تنظيم نشاط الإنزيمات يعتمد إلى حد كبير على قدرتها على الاستقرار على جزيئات البروتين في البروتوبلازم والتحرر منها.

* (غالبًا ما يكون نشاط العديد من المثبطات الموجودة في الخلية الحية مفيدًا للكائن الحي. يبدو أنها تؤخر الإنزيم وتطلقه مرة أخرى في وقت معين وفي اتجاه معين، مما يساهم في التنظيم العام للكيمياء.)

** (عادةً ما يكون المانع مشابهًا في الشكل للركيزة، وكما لو كان يخدع الإنزيم، يمكنه التنافس مع هذه الركيزة، والتقاط منطقة التلامس مؤقتًا، وبالتالي إبطاء مسار التفاعل الأنزيمي. تسمى هذه المثبطات تنافسية. هناك أيضًا مثبطات غير تنافسية تلتقط لوحة الاتصال بقوة بحيث يفشل الإنزيم في النهاية. لقد تبين مؤخرًا أن مثبط التربسين يشكل مركبًا مع جزء من جزيئات الإنزيم، والذي يتكون من 50 بقايا حمض أميني وبقايا حمض أميني سيرين، والتي تعد جزءًا من موقع التربسين النشط. تظهر أحدث الأبحاث أنه يمكن أن تكون هناك اختلافات كبيرة في تكوين الإنزيمات المتماثلة. تمت الإشارة أيضًا إلى إمكانية وجود "المطابقات"، أي أشكال الإنزيم التي لها نفس البنية الأولية وتختلف فقط في شكل الجزيء.)

من الواضح أن العديد من الإنزيمات الموجودة في الخلية الحية تكون على شكل إنزيمات أولية. وإلا فسيكون من المستحيل أن نفهم كيف يتعايش "الذئاب والأغنام" - الإنزيم والركيزة التي يجب أن يعمل عليها - بسلام مع بعضهما البعض في الخلية الحية. لذلك، على سبيل المثال، في أي خلية نباتية، من السهل اكتشاف النشا وبجانبه الأميليز - وهو إنزيم يكسر النشا. تلعب طريقة تنشيط الإنزيمات دورًا في هذا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لجزء من سلسلة البولي ببتيد من الإنزيم أن يبقي الإنزيم النشط "مقيدًا"، وعندما ينفصل، يطلقه "إلى البرية". هذه هي الطريقة، على سبيل المثال، تكوين البيبسين النشط من البيبسينوجين. ومن الممكن أيضًا وجود بعض القيود المكانية بين الإنزيم والركيزة في الخلية الحية.

تلعب مضادات الإنزيمات دورًا مهمًا - وهي مواد توقف أو تؤخر عمل الإنزيمات. لم يتم بعد توضيح طبيعة مضادات الإنزيمات. ومن المعروف فقط أن كل واحد منهم يؤخر عمل إنزيم معين. لذلك، على سبيل المثال، البيبسين المنطلق في المعدة لا يهضم خلايا معدته، ولكن إذا أكل الإنسان معدة حيوان، فإن البيبسين الخاص به سوف يهضم خلاياه. من الواضح أن خلايا المعدة تحتوي على مضاد البيبسين، الذي يتعارض مع هضم البيبسين الخاص بها. ويمكن افتراض الشيء نفسه فيما يتعلق بالغدد الهضمية الأخرى وجدار الأمعاء، التي تقاوم عمل إنزيماتها.

بالنسبة لإنزيم التربسين المذكور أعلاه، يُعرف مضاد الإنزيم، أنتيتريبسين. من خلال الجمع مع التربسين، الذي يعد مثبطًا له، يحمي مضاد التربسين البنكرياس من الهضم الذاتي *. Antitrypsin موجود في الديدان التي تعيش في الأمعاء البشرية. بفضله، لا يتم هضم الديدان بواسطة التربسين الموجود في عصير البنكرياس الذي يتدفق إلى الأمعاء. تم العثور على Antitrypsin أيضًا في مصل الدم. إذا تم إدخال إنزيم إلى الجسم مباشرة في الدم، فسيتم تشكيل مضاد الإنزيم المقابل فيه، على سبيل المثال، مضاد الكاتالاز أو مضاد اليورياز. من الواضح أن مضادات الإنزيمات تحمي الجسم من الإنزيمات الغريبة عنه، بما في ذلك إنزيمات البكتيريا المسببة للأمراض. في هذه الحالة، يتم إعطاء مضادات الإنزيمات اسمًا شائعًا - الأجسام المضادة.

* (قد يكون هناك تفسير آخر ممكن. ومن المعروف أن بعض الإنزيمات موجودة في الخلية بشكل "مقنع" غير نشط. عندما يموت كائن حي، تخضع خلاياه للتدمير الذاتي - التحلل الذاتي. في هذه الحالة، يسقط القناع عن الإنزيمات، وتصبح نشطة. لسوء الحظ، يمكن أن تحدث مثل هذه الظاهرة في الجسم الحي مع عواقب وخيمة عليه: على سبيل المثال، مع نخر البنكرياس الناجم عن التنشيط الذاتي للإنزيمات الهضمية.)

يتم توزيع الإنزيمات على نطاق واسع في الطبيعة. ومن الناحية العملية، فهي موجودة في جميع الخلايا الحية والنباتية. وهذا يشير إلى أن جميع بروتينات الجسم يمكن أن تكون إنزيمات. تم تأكيد هذا الرأي من خلال اكتشاف العلماء السوفييت V. A. Engelgardt و M. N. Lyubimova (1939).

كما تعلمون فإن أهم مكون في العضلات والذي يحدد قدرتها على الانقباض هو الميوسين. ولكن اتضح أن الميوسين هو أيضًا إنزيم يحفز التفاعل الكيميائي الذي يوفر الطاقة اللازمة للانكماش. يعد هذا الإمداد الذاتي بالطاقة حقيقة رائعة جدًا. من المحتمل أن جميع البروتينات عبارة عن إنزيمات، ولكن لم يتم العثور على جميع البروتينات لها خصائص إنزيمية. من الممكن أن تكتسب جميع البروتينات أو جميعها تقريبًا خصائص تحفيزية، أي أنها تصبح إنزيمات في ظل ظروف معينة.

تؤثر الاختلافات بين الإنزيمات الفردية أيضًا على قدرتها على أن تكون بروتينات بسيطة ومعقدة. بالنسبة للبروتينات البسيطة، فمن المميز أنه عند الانقسام، لا يمكن الحصول على أي شيء منها باستثناء الأحماض الأمينية. وبالتالي، فإن اختلافهم عن بعضهم البعض يتكون في مجموعة مختلفة وترتيب تناوب الأحماض الأمينية في الجزيء. تشتمل البروتينات البسيطة على معظم الإنزيمات المعروفة - البروتياز، والأميليز، والكربوهيدرات، والإستيراز. تحتوي بعض الإنزيمات، بالإضافة إلى البروتين، على مركبات أبسط، وأحيانًا تكون نفسها بالنسبة للإنزيمات المختلفة. لذلك، على سبيل المثال، يحتوي تكوين الإنزيمات المؤكسدة (التي تشمل مادة تلوين الدم - الهيموجلوبين) على مركب عضوي من الحديد. وتشمل الإنزيمات الأخرى النحاس * والزنك والمنغنيز والفاناديوم والكروم والكبريت. هذه الإنزيمات عبارة عن بروتينات معقدة - بروتينات تحتوي على غير بروتين، ما يسمى بالمجموعات الاصطناعية. الفوسفوريلاز هي أيضًا بروتينات.

* (غالبًا ما يبدو أن الأيونات المعدنية تحفز الإنزيم على النشاط، كونها منشطات تنقل الإنزيم إلى حالة نشطة تحفيزيًا.)

لا تحتوي المجموعات الاصطناعية دائمًا على معادن. اقترح العالم السوفيتي البارز N. D. Zelinsky أنه يمكن تضمين مركبات معروفة مثل الفيتامينات في تركيبة الإنزيمات. تم تأكيد افتراض العالم ببراعة فيما يتعلق بجميع الفيتامينات تقريبًا. هذا ظرف مهم للغاية يساعد على فهم العمل الفسيولوجي للفيتامينات.

يمكن للمركبات العضوية الأخرى أيضًا أن تعمل كمجموعات صناعية. يُطلق على جميع الأجزاء غير البروتينية من الإنزيمات اسم الإنزيمات المساعدة أو العوامل المساعدة. يُطلق على الجزء البروتيني من الجزيء عادة اسم الناقل، أو الإنزيم المساعد، وتسمى المجموعة الاصطناعية المجموعة النشطة. ومع ذلك، يجب أن نتذكر أن الطبيعة والنوعية والعمل نفسه يعتمد بشكل أساسي على طبيعة حامل البروتين المتصل بالمجموعة النشطة. بمعنى آخر، يعتمد الأمر على المادة الناقلة التي يعمل عليها الإنزيم: الكربوهيدرات، الدهون، البروتينات، أو بعض المواد الأخرى. لكن الإنزيمات المساعدة لا تبقى غير نشطة. هم حاملو الذرات المختلفة (الهيدروجين) أو المجموعات الذرية في التفاعلات الأنزيمية. تلعب الإنزيمات المساعدة أيضًا دورًا بارزًا في ضمان النشاط المنسق للإنزيمات المختلفة. وأخيرا، يمكن للإنزيمات المساعدة تنظيم عمليات التمثيل الغذائي. يحدث هذا عن طريق تغيير تركيزها في الخلية. في بعض الأحيان تتباعد المسارات الأيضية، وتحتاج العديد من الإنزيمات المساعدة إلى نفس الإنزيم المساعد. هناك منافسة شرسة، وهو ما ينعكس في سرعة رد الفعل. وبعبارة أخرى، نحن هنا نتعامل مع التنظيم العاجل.

يتضمن تكوين الإنزيمات المساعدة الأكثر أهمية الفيتامينات المختلفة، أو بالأحرى، مشتقاتها. سيتم فك رموز الأسماء المختصرة لهذه الإنزيمات المساعدة - NAD، NADP، CoA - حسب الحاجة في المستقبل.

كما ذكر أعلاه، تلعب الإنزيمات دورا حاسما في عملية التمثيل الغذائي - هذه العملية المعقدة التي تحدث بشكل مستمر في كائن حي، مع انتهاء وجود كائن حي.

يتضح تعقيد العمليات الكيميائية في الكائنات الحية جيدًا من خلال حقيقة أنها تشتمل على مجموعة متنوعة من المركبات: الماء والأملاح المعدنية والدهون والمواد الشبيهة بالدهون والكربوهيدرات والفيتامينات والهرمونات والبروتينات. الإنزيمات هي في قلب جميع التحولات الكيميائية. ومن خلال تحديد معدل التفاعلات الكيميائية الحيوية، تؤثر الإنزيمات أيضًا على اتجاهها. لكن الاتجاه الذي ستذهب إليه أي مادة في عمليات التحولات الكيميائية لعملية التمثيل الغذائي يعتمد على المسار الذي ستتخذه هذه المادة عاجلاً. بسبب انتقائية العمل، فإن الدور الحاسم هنا ينتمي إلى الإنزيمات: بعد كل شيء، من بين العديد من التفاعلات الكيميائية المحتملة، عادة ما يتسارع الإنزيم مرة واحدة فقط عدة مرات.

وبالتالي، تقوم الإنزيمات بتوجيه وتنظيم التحولات الكيميائية لعملية التمثيل الغذائي في الجسم، وضمان ارتباطها بالبيئة الخارجية والقدرة على التكيف مع ظروفها. يتم لعب دور مهم أيضًا من خلال حقيقة أن الإنزيمات قابلة للتغيير في عمليات التمثيل الغذائي، فقد تظهر وتتغير وتفقد خصائصها التحفيزية.

على الرغم من العدد الكبير من الإنزيمات أو، كما يقولون، أنظمة إنزيمية مختلفة، فإن الآلاف من التفاعلات الأنزيمية في كائن حي تسير بسلاسة بشكل مدهش، في تسلسل محدد بدقة. هذا الترابط والتنسيق بين عمل العديد من أنظمة الإنزيمات هو الذي يحدد المسار الطبيعي للتفاعلات الكيميائية في الجسم السليم. لذلك، من المهم جدًا دراسة ليس فقط عمل الإنزيمات الفردية، ولكن أيضًا دراسة مجمل أنظمة الإنزيمات ككل. هناك عدد من الصعوبات هنا، والتي يتم التغلب عليها تدريجيا. يمكننا بالفعل أن نتخيل إلى حد ما كيف تعمل الإنزيمات. يمكن الافتراض أنه أولاً، يتم دمج الإنزيم مع الركيزة، مما يشكل مركبًا وسيطًا، والذي يتحلل ويعطي بالفعل المنتج النهائي للتفاعل. يتم بعد ذلك استعادة جزيء الإنزيم نفسه، على الرغم من أنه قد يخضع في بعض الأحيان للتحلل الجزئي.

يتم التواصل بين عمل إنزيمين أو أكثر بطرق مختلفة. على سبيل المثال، يمكن أن تكون نفس المادة ركيزة مشتركة لكلا الإنزيمين، أو يصبح المنتج النهائي الناتج عن عمل إنزيم واحد هو الركيزة الأولية لعمل إنزيم آخر. من السهل أن نفهم أنه إذا توقف أحد السيقان الأنزيمية المرتبطة ببعضها البعض، فإن الآخر سيتوقف أيضًا. أسباب هذا الانتهاك لنشاط الإنزيمات مختلفة. على سبيل المثال، يمكن تحديد الاعتماد المتبادل على طول خط الركائز (المنتج النهائي لأحد النظامين هو الركيزة الأولية للنظام الآخر)، وعلى طول خط توفير الطاقة لكلا النظامين الإنزيميين (النظام الأول يمكنه توصيل الطاقة اللازمة للعملية الإنزيمية). أداء الثانية). لا يوجد حتى الآن تفسير كامل لعمل الإنزيمات، كما أنه لا توجد نظرية محددة لعمل المحفزات بشكل عام.

إن دراسة التنسيق المذهل لعمل الإنزيمات في الكائن الحي لا تهم علماء الكيمياء الحيوية فحسب، بل أيضًا الأطباء والتقنيين وغيرهم من المتخصصين. منذ قرنين من الزمان، كتب M. V. Lomonosov أن "الطبيب لا يمكن أن يكون مثاليا دون معرفة كافية بالكيمياء". هذه الكلمات - مثال على البصيرة العلمية الرائعة، التي يبررها المسار الكامل لتطوير الكيمياء الحيوية - يتم تأكيدها باستمرار في أحدث الاكتشافات في مجال الإنزيمات. منذ وقت ليس ببعيد، كان من المعروف أن حمض الهيدروكلوريك ضروري كمنشط لإنزيم عصير المعدة - البيبسين. اتضح أن دخول حمض الهيدروكلوريك إلى عصير المعدة يتم ضمانه من خلال عمل إنزيم خاص يعزز إنتاجه.

نحن جميعًا من المدرسة على دراية بالدور الذي تلعبه مادة تلوين الدم، الهيموجلوبين، في أجسامنا. وهو يتألف من ربط الأكسجين من الهواء وتوصيله إلى أنسجة الجسم. كانت آلية ربط الأكسجين بالهيموجلوبين مفهومة جيدًا لدرجة أنه لم يشك أحد في اعتماد هذه العملية على ضغط الأكسجين في الهواء المستنشق. يبدو أن قوانين الفيزياء، أو بالأحرى الكيمياء الفيزيائية، تفسر هذه العملية بالكامل. ولكن قبل بضع سنوات، تم اكتشاف إنزيم خاص في الدم، وهو جلوبين أوكسيديز، لهذه العملية.

حتى وقت قريب، كان إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الدم من أملاح حمض الكربونيك - البيكربونات يعتبر نفس العملية الفيزيائية والكيميائية. ومع ذلك، فقد اتضح أن هذه العملية الكيميائية البسيطة يتم تحفيزها أيضًا بواسطة إنزيم خاص - الأنهيدراز الكربونيك (الأنهيدراز الكربوني) - وهو الإنزيم الذي يوجد فيه الزنك.

ليس هناك شك في أن السنوات القادمة ستحمل أدلة جديدة على وجود مشاركة الإنزيمات في جميع التحولات الكيميائية في سوائل وأنسجة أجسامنا. لا يمر مرض واحد دون اضطرابات في العمليات الكيميائية لعملية التمثيل الغذائي، وبالتالي، دون اضطرابات في نشاط الإنزيمات، والتي تتميز في الخلايا الحية للكائن السليم بالترابط العميق والاتساق المذهل. وبطبيعة الحال، خطرت لدى الأطباء فكرة استخدام مسرعات التفاعلات الكيميائية - الإنزيمات - لعلاج المرضى. ينتشر بشكل خاص الاستخدام العلاجي للإنزيمات الموجودة في العصائر الهضمية: البيبسين والتربسين والكيموتربسين. ولأغراض علاجية، تستخدم أيضا مستحضرات العديد من الإنزيمات الأخرى. وهكذا، يتم استخدام الهيالورونيداز، وهو إنزيم يدمر المادة بين الخلايا، لتسريع امتصاص الأدوية التي يتم تناولها تحت الجلد أو في العضل. مرض رهيب - تجلط الدم، يعالج بالبلازمين. هذا الإنزيم، الذي يتكون من إنزيم غير نشط - البلازمينوجين، لديه القدرة على إذابة جلطات الدم. يستخدم الأطباء مستحضرات إنزيم الجهاز التنفسي حيث يكون الجسم مهددًا بجوع الأكسجين وما إلى ذلك.

للأغراض العلاجية، لا يتم استخدام إنزيمات البروتين فحسب، بل يتم أيضًا استخدام تلك المركبات غير البروتينية - الإنزيمات المساعدة التي تشكل جزءًا من الأنظمة الأنزيمية المختلفة. يحتوي تكوين الإنزيمات المساعدة على العديد (وربما الكل) من الفيتامينات المعروفة - وهي مركبات عضوية، يؤدي نقصها أو غيابها في الغذاء إلى انتهاك التمثيل الغذائي الطبيعي وأمراض الجسم. يبدو أن علاج مثل هذه الأمراض أمر بسيط: القضاء على نقص فيتامين (أو فيتامينات) عن طريق إعطائها للمريض بكميات كبيرة. ومع ذلك، في الحالات التي يكون فيها الفيتامين جزءًا من الإنزيم المساعد، فإن هذا لا يكفي. إذا تم تدمير الجزء البروتيني من الإنزيم، فإن إدخال كميات كبيرة من الإنزيم المساعد، أي الفيتامين، في الجسم لا يعطي التأثير المطلوب. لذلك، أولا وقبل كل شيء، من الضروري القضاء على جوع البروتين، والمساهمة في تطبيع عمليات إنشاء البروتينات اللازمة للجسم، ورعاية تكوين البروتين المناسب للغذاء.

تستخدم الإنزيمات المساعدة على نطاق واسع للأغراض العلاجية، خاصة في الحالات التي يسبب فيها نقصها اضطرابات التمثيل الغذائي بسبب تعطيل نشاط الإنزيمات المقابلة. ويكفي أن نذكر الإنزيمات المساعدة التي تحتوي على فيتامين ب 1، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتحولات الأنزيمية للكربوهيدرات، وفيتامين ب 2 (الريبوفلافين) - مع الأكسدة، وحمض النيكوتينيك - مع تنفس الأنسجة. لقد دخلت هذه الإنزيمات وغيرها من الإنزيمات المساعدة بقوة في ترسانة العوامل العلاجية للطب الحديث. لا عجب أنهم كانوا ضمن "العشرة الأوائل" من أكثر المواد الطبية قيمة في عصرنا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنها مصممة للعمل ليس على أعراض المرض، ولكن على أسبابه الأكثر حميمية وفعالية - الاضطرابات الأيضية.

ما هو حال التركيب الكيميائي للإنزيمات، أي الحصول عليها في المختبرات دون مساعدة الكائنات الحية؟

لقد ذكرنا أن الإنزيمات عبارة عن بروتينات وبالتالي فإن صنع الإنزيمات الاصطناعية يمثل مشكلة في تخليق البروتين. تم حل هذه المشكلة تقريبًا. تمكن الكيميائيون أولاً من تحديد التركيب الكيميائي لبعض أبسط المركبات الشبيهة بالبروتين بدقة ثم إعادة إنشائها بشكل مصطنع. تمتلك المواد التي تم الحصول عليها خصائص بيولوجية مهمة. حتى الآن، تم الحصول على بروتينات صغيرة، جزيئها صغير نسبيًا، بهذه الطريقة. سيكون من الأصح أن نسميها ليس السناجب، ولكن الشظايا. يمكن اعتبار مثل هذه الخطوة الانتقالية من الأحماض الأمينية إلى البروتينات بولي ببتيد حيث ترتبط العديد من بقايا الأحماض الأمينية ببعضها البعض بنفس الطريقة كما في البروتينات.

ليست البروتينات، فهي تشبهها في بعض الخصائص. لذلك، بعد أن قاموا بتوليف الببتيدات، استولى الكيميائيون على نهج تخليق البروتين الاصطناعي. تذكر أنه تم مؤخرًا إجراء أول تخليق كامل لجزيء البروتين ذي الأهمية القصوى - الأنسولين (الهرمون الذي يتحكم في استقلاب الكربوهيدرات في الجسم). لا شك أن الحصول على الإنزيمات الاصطناعية هو مسألة السنوات القليلة المقبلة. نظرًا لأن التركيب الكيميائي لتلك البروتينات التي تُعرف خواصها الأنزيمية على وجه التحديد قد تمت دراسته جيدًا، فيمكن القول بثقة أن الإنزيمات ستكون من بين أولى مواليد تخليق البروتين الاصطناعي. وبالتالي سيتم تحقيق الهدف - الحصول على إنزيمات اصطناعية مشابهة في خصائصها للإنزيمات الطبيعية.

الإنزيمات عبارة عن مركبات جزيئية كبيرة، وجزيئاتها عمالقة. لقد تعلم الكيميائيون فن أخذ الجزيئات، وتحويلها إلى الجانب الأيمن، وربطها ببعضها البعض، وبهذه الطريقة يتم إنشاء جزيئات عملاقة ذات خصائص مرغوبة. في المستقبل القريب، سيصبح إنشاء الإنزيمات الاصطناعية بالخصائص التي يريد الشخص أن يمنحها إياها حقيقة واقعة.

مما سبق يترتب على ذلك أنه في الكائن الحي هناك تحولات للمواد القادمة من البيئة الخارجية، وإفراز منتجات هذه التحولات. هذه هي الطريقة التي يتم بها تبادل المواد بين الجسم والبيئة الخارجية. بفضل التبادل، يتلقى جسمنا الطاقة اللازمة للحياة. وبفضله، هناك أيضًا ترميم مستمر لأنسجة الجسم التي تم تدميرها أثناء الحياة. لكن عملية التمثيل الغذائي، والتي بدونها لا يمكن أن تكون هناك حياة، مستحيلة دون مشاركة الإنزيمات التي تلعب الدور الرئيسي فيها. من الواضح أن العلماء بحاجة إلى معرفة جوهر عمليات التمثيل الغذائي، أولا وقبل كل شيء، في كائن صحي.

باستخدام المحفزات البيولوجية - الإنزيمات، يمكن رفع سرعة التفاعلات الكيميائية إلى حدود رائعة. لن تعتمد الأتمتة في مصانع الأغذية الاصطناعية على الميكنة القصوى باستخدام الآلات والأدوات فحسب. سيتم أيضًا استخدام خصوصية الإنزيمات، والتي تكمن في حقيقة أن البروتين مع عملية التمثيل الغذائي الخاصة به هو عملية ذاتية الأداء تلقائيًا. لكن في مئات السنين القادمة، من غير المربح استبدال الطاقة المجانية لأشعة الشمس بأنواع أخرى من الطاقة، حتى لو كانت أقوى من الإشعاع الشمسي: فكمية الطاقة اللازمة للحصول على الغذاء* كبيرة جدًا.

* (A. N. Nesmeyanov و V. M. Belikov. مشكلة تركيب الغذاء. م.، "العلم"، 1965.)

مصانع الإنزيمات هي ميكروبات، وآكلات الميكروبات هي العاثيات والفيروسات. وفي الوقت نفسه، يجلب الكثير منهم شرًا عظيمًا للبشرية (يمكن لميكروب واحد يوميًا أن ينتج 10 مليارات فرد). إن كيمياء البكتيريا وحيدة الخلية، على الرغم من كل تعقيداتها، أبسط بما لا يقاس من التحولات الكيميائية في أجسامنا. وبالإضافة إلى ذلك، فإن البكتيريا هي كائنات أحادية الصيغة الصبغية. كل هذا جعل من الممكن بالفعل دراسة ميزات عمل الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) والإنزيمات المرتبطة بنقل الوراثة. على الرغم من كل خصائص البكتيريا (أحد الأمثلة على ذلك هو عدم وجود نواة خلية نموذجية فيها)، فإن البيولوجيا الجزيئية، من خلال دراستها، قد تلقت بالفعل الكثير مما يمكن استخدامه، وإن كان بحذر، لفهم عملية التمثيل الغذائي وأخطائه في جسمنا. .

ما هو الدور الذي تلعبه الإنزيمات في الأخطاء الأيضية؟ وكما سنرى أدناه، تتحكم الإنزيمات في جميع العمليات الأيضية. السبب وراء أي انتهاك لهذه العمليات تقريبًا هو غياب إنزيم معين، أو نشاطه الزائد أو غير الكافي للإنزيم - كل ما يشار إليه عادةً بمصطلح "الاعتلال الإنزيمي" (الاعتلال الإنزيمي).

دعونا نعطي بعض الأمثلة.

كما ذكر أعلاه، فإن أحد منظمات التمثيل الغذائي هي الفيتامينات. حتى وقت قريب، كان يعتقد أن نقص فيتامين ب (حمض النيكوتينيك) هو السبب وراء مرض البلاجرا الذي كان منتشرًا على نطاق واسع. وبعبارة أخرى، يعتبر البلاجرا أنقى أنواع البري بري. ولم يثبت ذلك إلا بعد الكشف عن دور الإنزيمات في التحكم في تلك التحولات الكيميائية التي تؤدي إلى تكوين حمض النيكوتينيك. إنه ليس طريقًا صعبًا للغاية. المادة الأولية هي التربتوفان، أحد الأحماض الأمينية الأساسية. هذا نوع من اللفت البيوكيميائي. وهكذا يبدأ: الجد (كينورينين) لللفت (تريبتوفان)، الجدة (أوكسيكينورينين) للجد، الحفيدة (حمض هيدروكسي أنثرانيليك) للجدة. هم فقط "يسحبون" ليس اللفت ، بل حمض النيكوتينيك. ولا يخرجون أنفسهم. يتم تحفيز كل خطوة بواسطة إنزيم مناظر، ويتم تحفيز كل إنزيم بواسطة جين مناظر. مسار هذه التحولات الكيميائية لا يعتمد فقط على كمية الركيزة (التريبتوفان)، ولكن أيضًا على نشاط وكمية الإنزيمات. يتم تحديد ميزات عمل الإنزيمات وراثيا. في الزيجوت المتغايرة، على سبيل المثال، قد تكون كمية الإنزيم غير كافية أو أن الجين ارتكب خطأ في بنية الإنزيم البروتيني، ونتيجة لذلك، تكون إنتاجية الإنزيم أقل.

يمكن أن يؤدي اعتلال التخمير إلى اضطراب التمثيل الغذائي في أي من الروابط المذكورة أعلاه. اتضح أن البلاجرا يمكن أن يكون سببها: أ) زيادة فيتامين ك 3، ب) مرض هارتناب و ج) السرطانات (أورام حميدة نسبيًا). دعونا نتعرف على ما هو "المسؤول" عن الإنزيمات هنا؟

فيتامين ك 3 وحمض هيدروكسيانثرانيليك "يتذوقان" نفس الإنزيم. بل إنه يفضل فيتامين ك3. وهنا أمامه فائض من هذا الفيتامين (الذي يدخل الجسم مع الطعام). ثم ينفق الإنزيم "كل قوته" على فيتامين ك 3، ولا يتحول حمض هيدروكسيانثرانيليك المتشرد إلى حمض النيكوتينيك. ونتيجة لذلك، يحدث نقص فيتامين.

في مرض هارتنوب، لا تستطيع الإنزيمات التعامل مع إعادة امتصاص التربتوفان (إعادة الامتصاص) في الكلى. ونتيجة لذلك، هناك نقص في هذه المادة الخام اللازمة لإنتاج حمض النيكوتينيك في أجسامنا.

في حالة السرطانات، يزداد عدد الخلايا بسرعة، حيث تستحوذ إنزيماتها على معظم احتياطيات التربتوفان. ولكن من خلال استنفاد هذه الاحتياطيات، فإنها تحد مرة أخرى من تخليق حمض النيكوتينيك. والنتيجة هي البلاجرا. لذلك، الإنزيمات موجودة في كل مكان. غيابهم أو على العكس من ذلك، زيادة نشاطهم الضعيف أو المتزايد - كل هذا يؤدي إلى اعتلال التخمير، إلى اضطراب التمثيل الغذائي.

قد يكون نقص النشاط الأنزيمي بسبب تغير في بنية البروتين الأنزيمي نتيجة طفرة الجين الهيكلي المقابل. لكن السبب قد يكون مختلفا: على سبيل المثال، طفرة في الجين المسيطر، ونتيجة لذلك يتم تصنيع البروتين الأنزيمي الطبيعي بكميات غير كافية.

إن الأمراض الوراثية المختلفة متنوعة للغاية، ولكن إذا نظرت إليها عن كثب، فيمكن تقليل كل هذا التنوع إلى أخطاء في تركيب البروتينات، بروتينات الإنزيم في المقام الأول. وسنجد الدليل على ذلك في جميع الأقسام اللاحقة.

تشكيل مفهوم "الإنزيم" في المقرر الدراسي لعلم الأحياء والارتباط بمقرر الكيمياء المدرسي.

1. مقدمة

2. تكوين مفهوم "الإنزيم" في مقرر "التشريح وعلم وظائف الأعضاء ونظافة الإنسان":

أ)تعريف مصطلح "الإنزيم" في موضوع "التعرف العام على جسم الإنسان"؛

ب)تطوير مفهوم "الإنزيم" في موضوع "الهضم"؛

ز)تشكيل مفهوم "الإنزيم" في موضوع "التمثيل الغذائي"؛

3. تكوين مفهوم "الإنزيم" في مقرر "علم الأحياء العام":

أ) تكوين مفهوم “الإنزيم” في موضوع “عقيدة الخلية”

ب)الانتهاء من تطوير مفهوم “الإنزيم” في موضوع “التمثيل الغذائي وتحويل الطاقة في الخلية”

4. التطورات المنهجية لإجراء دروس اختيارية حول موضوع "الإنزيم" في الصف X1.

5 .الاستنتاجات.

مقدمة

أحد المفاهيم الأساسية في كل من علم الأحياء والكيمياء هو مفهوم “الإنزيم”، وتحظى دراسة الإنزيمات بأهمية كبيرة لأي مجال من مجالات علم الأحياء، وكذلك للعديد من فروع الصناعات الكيميائية والغذائية والدوائية المشاركة في إنتاجها. المواد الفعالة بيولوجيا للطب والاقتصاد الوطني.

ولذلك فإن أحد المفاهيم الأساسية في علم الأحياء العام هو مفهوم "الإنزيم"، ففي مقرر الأحياء المدرسي يبدأ بالتشكل من الصف 1X في مقرر "التشريح وعلم وظائف الأعضاء والنظافة البشرية". وفي الصف العاشر يبدأ الطلاب لا تلبي هذا المفهوم، ولكن في X1 يتم تقديمه عند شرح عدد من الأحكام البيولوجية المهمة على مستوى نوعي جديد. في دورة الكيمياء المدرسية، يتم إعطاء مفهوم "الإنزيم" القليل من الاهتمام، ولا يمكن العثور على ذكر الإنزيمات إلا في الصف X1، يقع الدور الرئيسي على موضوع علم الأحياء عندما يتعرف الطلاب على أحد المفاهيم الرئيسية لعلم الأحياء والكيمياء.

تكوين مفهوم "الإنزيم" في مقرر "التشريح وعلم وظائف الأعضاء ونظافة الإنسان"

لأول مرة يلتقي الطلاب بمصطلح “الإنزيم” في الفصل التمهيدي لمقرر “تشريح الإنسان وفسيولوجيا الجسم والنظافة” والذي يسمى “التعرف العام على جسم الإنسان”، فهو يعطي فكرة عامة عن العمليات الحيوية للخلية.هنا، ولأول مرة، يتم تقديم تعريف لهذا المفهوم: الإنزيمات - هذه هي البروتينات التي تسرع التحولات الكيميائية التي تحدث في الخلية. التركيز، في التعريف، على الطبيعة البروتينية للإنزيمات يسمح يقوم الطلاب بتكوين فكرة عامة عن بنية الإنزيمات وتكوينها وخصائصها، عن طريق القياس مع البروتينات.

وللأسف، عند دراسة موضوعات: «الجهاز العضلي الهيكلي»، و«الدم»، و«الدورة الدموية»، و«التنفس»، والتي حسب خطة دراسة التشريح تأتي بعد فصل «التعرف العام على جسم الإنسان»، فإن لم يتم ذكر مفهوم "الإنزيم"، وبالتالي فهو غير ثابت و"يسقط" من المفردات البيولوجية النشطة.

ويبدو لنا أنه سيكون من الأفضل إعطاء تعريف لمفهوم "الإنزيم" للطلاب عند دراسة موضوع "الهضم"، حيث يمكن شرح الدور البيولوجي للإنزيمات وآلية عملها وأهميتها وغيرها من خصائصها من خلال أمثلة ملموسة من السمات المميزة لهذا الموضوع من وجهة نظر مفهوم "الإنزيم" هو أن عملية الهضم يتم تحليلها بشكل جزئي، أي. بشكل منفصل لكل قسم من أقسام الجهاز الهضمي، مما يتيح للطلاب التعرف على عدد كبير من الإنزيمات، ويسهل عليهم تذكرها.

عند دراسة هذا الموضوع، سيتعلم الطلاب أن تحلل المكونات الرئيسية للغذاء هو عملية كيميائية حيوية معقدة يتم تنفيذها بمساعدة الإنزيمات الهاضمة. ومن المهم للطلاب فهم الإنزيمات كمجموعة محددة بدقة من البروتينات: بعضها تعمل الإنزيمات على الكربوهيدرات، وأخرى على البروتينات، وأخرى على الدهون. كما تخلق مفهومًا للتخصص الوظيفي الواضح للإنزيمات لبعض الركائز البيولوجية

أنت في نفس الموضوع، يتم تقديم فكرة عن الظروف المثلى لإظهار الخصائص المحددة للإنزيمات: درجة الحرارة، وحموضة البيئة.

عند دراسة الهضم في تجويف الفم، يتعرف الطلاب على تحلل النشا. وهنا يتعلمون أن اللعاب يحتوي على إنزيمين يتم إنتاجهما في الخلايا الظهارية للغدد اللعابية. وبتأثير أحدهما، يتحلل النشا إلى المواد التي تحتوي على جزيئات أقل تعقيدًا - سكر الشعير، في وجود إنزيم آخر، يتحول سكر الشعير إلى جلوكوز.يتعلم الطلاب من المعلم أن اللعاب يحتوي على إنزيمات محللة للأميلوليت: البتيولين، الذي يكسر النشا إلى مالتوز، والمالتاز، الذي يكسر ويتحول المالتوز إلى جلوكوز، وشروط عمل إنزيمات اللعاب هي وجود بيئة قلوية قليلاً ودرجة حرارة 37 درجة مئوية.

عند دراسة عملية الهضم في المعدة، يتعرف الطلاب على إنزيم جديد موجود في عصير المعدة - البيبسين. يقوم البيبسين بتكسير البروتينات ولا يمكنه العمل إلا عند درجة حرارة الجسم وفي بيئة حمضية. هذه البيئة في المعدة تنتج حمض الهيدروكلوريك، وهو الموجودة في عصير المعدة نفسه.

تتم عملية الهضم في الاثني عشر تحت تأثير عصير البنكرياس، وتعمل ثلاثة إنزيمات من هذا العصير على جميع المركبات العضوية، وتحت تأثير التربسين، يكتمل تحلل البروتينات الذي بدأ في المعدة بشكل أساسي حتى تكوين الأحماض الأمينية القابلة للذوبان في الماء. تحت تأثير الليباز، يتم تقسيم الدهون إلى جلسرين وأحماض دهنية، وفي وجود إنزيم الأميليز، يتم تكسير النشا الذي لم يتم هضمه عن طريق اللعاب إلى جلوكوز، وتعمل إنزيمات عصير البنكرياس فقط في بيئة قلوية درجة حرارة أجسامنا.

عند وصف النشاط الأنزيمي للجهاز الهضمي

الغدد، في أجزاء مختلفة من الجهاز الهضمي، من المهم لفت انتباه الطلاب إلى خصوصية عملها الانقسامي على منطقة معينة.

المواد البيولوجية. لذلك يتجلى عمل الإنزيمات التي تكسر النشا في تجويف الفم، وفي المعدة تكسر البروتينات

كي؛ في الأمعاء، تحت تأثير إنزيمات إفراز البنكرياس، يتم تكسير جميع المكونات الرئيسية للغذاء: البروتينات والكربوهيدرات والدهون.

عند دراسة موضوع "الهضم"، لاستيعاب أفضل للمادة، ينصح باستخدام جدول يتضمن أقسام الجهاز الهضمي، والإنزيمات الموجودة في إفراز الغدد لكل قسم من هذه الأقسام، والركائز ومنتجات التفاعل، وكذلك ظروف رد الفعل.

على سبيل المثال:

أقسام الجهاز الهضمي مسالك الجسم	الانزيمات	عمل الانزيم	الظروف المثلى منظر لعمل المزرعة .
1 .تجويف الفم (الغدد اللعابية:	أ) البتيولين ب) مالتاز	النشا أ) مال- المالتوز ب) جلو-	بيئة قلوية ضعيفة نعم درجة الحرارة 37- 38 درجة كثافة العمليات.
2. معدة (عصير المعدة)		للسناجب.	الأربعاء الحامض. درجة الحرارة 37 جرام
3 .الاثنا عشري (إفراز البنكرياس غدة نوح)	ب) التربسين ج) الكيموتربسين د) الأميليز	الدهون أ) الجلايسين- رين + أحماض دهنية البروتينات ب) الأمينية- النشا د) جلوكو-	وسط قلوي. درجة الحرارة 37 جرام

في ختام مناقشتنا لموضوع "تشريح الإنسان وعلم وظائف الأعضاء والنظافة"، يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية: في هذه الدورة، يتعرف الطلاب على الإنزيمات في خطة تمهيدية، وعملها على مستوى الكائن الحي بأكمله.

ولسوء الحظ، عند دراسة موضوعات أخرى في هذا المقرر، لا يتأثر مفهوم "الإنزيم"، وهذا أمر سيء للغاية، لأنه. لدى أطفال المدارس انطباع بأن الإنزيمات تشارك فقط في عمليات الهضم، ولذلك فإن مهمة المعلم في المواضيع التالية مثل “تبادل الغازات في الرئتين والأنسجة”، “استقلاب البروتين والدهون والكربوهيدرات” لا تتمثل في ننسى تعريف الطلاب بالإنزيمات المشاركة في هذه العمليات. بالنسبة لطلاب الصف التاسع، فإن آلية هذه المشاركة ليست مهمة، من المهم أن يتعلموا أن جميع تفاعلات الجسم يتم تحفيزها بواسطة بعض الإنزيمات المحددة.

بالفعل في الصف التاسع، يجب على المعلم إظهار أهمية العلاقات متعددة التخصصات بين علم الأحياء والكيمياء، ويجب استخدام المعرفة التي اكتسبها الطلاب في دراسة الكيمياء غير العضوية خلال الصفوف 8-9 (المواضيع: "الأكسجين، الأكاسيد، الاحتراق" "، "الهيدروجين"، "الأحماض والأملاح والقواعد"، "بنية المادة").

تكوين مفهوم "الإنزيم" في مقرر "علم الأحياء العام"

يواصل الطلاب التعرف على الإنزيمات في دورة "علم الأحياء العام". هنا، تتم دراسة الإنزيمات على مستوى جديد نوعيًا، ويتم وضع الأسس لفهم أهم العمليات في جسمنا. في هذه الدورة، يدرس الطلاب الإنزيمات بالفعل كجزء من فئة جديدة من المركبات العضوية، والتي سوف يلتقون بها لاحقًا في دورة الكيمياء العضوية: لذلك، من المهم جدًا للمعلم أن يضع المعرفة الأساسية التي ستكون مطلوبة لاحقًا في دروس الكيمياء. في هذه المقررات الخاصة بعلم الأحياء والكيمياء تظهر أهمية الروابط بين التخصصات، والتي يجب إظهارها للطلاب.

الموضوع الأول للدورة هو "عقيدة الخلية"، حيث يتم هنا تقديم مفهوم الإنزيم كمحفز لجميع التفاعلات الكيميائية الحيوية الحيوية التي تحدث في الوحدة الهيكلية الأولية لجميع الكائنات الحية - الخلية. عند دراسة هذا الموضوع، يتعلم الطلاب حول توطين الإنزيمات داخل الخلايا: في الميتوكوندريا، أو الجسيمات الحالة، أو النواة، أو في الأغشية أو على الأغشية. لذلك، على وجه الخصوص، يتم شرح مفهوم "الليزوزوم" على النحو التالي

الطريقة: تحلل العناصر الغذائية بمساعدة الإنزيمات يسمى التحلل، ومن هنا جاء اسم الليزوزوم. وتتركز الإنزيمات بداخلها والتي يمكنها تحطيم جميع العناصر الغذائية التي تدخل الخلية. "للحصول على شرح أفضل لهذا الموضوع، وكذلك ل الاستيعاب الأفضل من قبل الطلاب، يمكنك استخدام الجدول : "توطين الإنزيمات داخل الخلية" (T.T. Berezov, B.F. Korovkin, Biological Chemistry, 1982)

سيتوبلازم الميتوكوند. الليزوزومات الميكروسومات. البلازمية جوهر

ربحية السهم الكسرية

Farm.glyco البيروفات-حمض الريبوسوم أدينيلات-Fer.rep-

تحلل ديهيدرو هيدرو- إنزيمات سيكلاز، lications

بروتين الجيناز كسول.سينث. أتباز الحمض النووي

معقد

الانزيمات الانزيمات --- تخليق الحديد --- ---

دورة البنتوز من الفسفوليبيد.

كريبس مسار التوليف.holiste

تفعيل واو دورة --- هيدروكسيليز --- ----

دهون الأحماض الأمينية.

F. التوليف F. أكسدة. --- --- --- ----

الفوسفور الدهني-

طقم الترشيح

الفوسفوريلاز --- --- --- --- ---

الجليكوجين-

اكتمل تطوير مفهوم "الإنزيم" في موضوع "الأيض وتحويل الطاقة في الخلية". في هذا الموضوع فهم كامل للإنزيم والتفاعل الأنزيمي وأهميتهما في عملية التمثيل الغذائي وهنا يتم إعطاء الطلاب فكرة عن بنية الإنزيمات وآلية عملها وتصنيفها ويتم تقديم مفاهيم جديدة سيتم تناولها لاحقا يستخدم في الكيمياء، وهو عبارة عن مركب ركيزة، وهو أنزيم، ومجمع تنظيمي.

عمليات الاستيعاب والتفكيك وعلاقتها بعملية التمثيل الغذائي الشاملة، ومن المهم أيضًا توضيح أن جميع العمليات الأنزيمية منظمة. علاوة على ذلك، سيتم النظر في أحد الخيارات الممكنة لإجراء درس اختياري حول هذا الموضوع، حيث سيتم النظر في هذه القضايا بمزيد من التفصيل.

وهكذا فإن تكوين مفهوم "الإنزيم" يبدأ في الصف التاسع، وينتقل من البسيط إلى المعقد، وهي المادة الأكثر تعقيدًا في الصف الحادي عشر.

ويرجع ذلك إلى اختلاف مستويات تطور الطلاب في الصفين التاسع والحادي عشر، مع اختلاف قدرتهم على إدراك المواد العلمية المعقدة.

نظرًا لحقيقة أن الطلاب يتعرفون على مفهوم "الإنزيم" في دورة علم الأحياء في وقت مبكر بما فيه الكفاية ويواجهونه طوال الدورة تقريبًا ويتعلمون بشكل أعمق وأعمق، فإن هذا يسهل مهمة المعلم في دورة الكيمياء. وبما أننا مدرسين الأحياء والكيمياء، فهذا مهم بشكل خاص بالنسبة لنا. عند تقاطع هذين العلمين، من المهم أن يتعرف الطلاب على مشكلة استخدام الإنزيمات في الصناعة، ولا يتم إيلاء سوى القليل من الاهتمام لهذا الأمر، سواء في مقرر الأحياء أو الكيمياء، لذلك من الممكن إجراء درس اختياري منفصل سواء في الكيمياء أو الأحياء معا وسيكون موضوعه دور الإنزيم في المجمع الاقتصادي: في الصناعات الكيميائية والغذائية والصيدلانية ويمكن إعطاء الطلاب موضوعات سيقومون بإعداد عروض تقديمية قصيرة عنها استخدام إنزيم معين، ويمكن أن يكون الجدول التالي بمثابة مادة مساعدة:

"بعض الأمثلة على استخدام الإنزيمات في الصناعة"

إنزيم صناعة الاستخدام

Amylases Brewery تسكر محتوى النشا في الشعير

(تقسيم النسيج) إزالة النشا المطبق على الخيوط أثناء

النشا) وقت التحجيم

نشا الخبز إلى الجلوكوز. خلايا الخميرة

تخمير الجلوكوز، وتكوين ثاني أكسيد الكربون، الذي

قم بفك العجينة.

البروتياز

(ينقسم

مراحل مصنع الجعة بابين من عملية التخمير التي تحكم

كمية الرغوة

اللحوم تطرية اللحوم.

مادة فيسين الدوائية المضافة إلى معاجين الأسنان المستخدمة في خلع الأسنان

غارة على الأقدام

صور غسل الجيلاتين من الفيلم المستخدم

التربسين الغذائي تصنيع منتجات لأغذية الأطفال

البيبسين الغذائي لإنتاج الحبوب "الجاهزة".

تطوير منهجية للأنشطة اللامنهجية ونظام ضبط النفس .

نود أن نقدم تطورات منهجية لإجراء دروس اختيارية حول موضوع "الإنزيمات ودورها"، وينبغي عقد هذه الدروس عندما يدرس الطلاب موضوع "التمثيل الغذائي والطاقة في الخلية". والنقطة الأساسية في هذه الدروس الاختيارية هي المزيد دراسة متعمقة للطلاب مع الانزيمات ودورها، ويمكن القيام بذلك على مستوى جيد إلى حد ما، لأن بحلول هذا الوقت، واجه تلاميذ المدارس مرارا وتكرارا مفهوم "الإنزيم" في سياق علم الأحياء ويمرون عبر فئات المركبات العضوية مثل "البروتينات"، "الأحماض الأمينية" في الكيمياء. وهذا يمنح المعلم الفرصة، أولاً، للتحدث بشكل أكمل، وعلى مستوى نوعي جديد، عن العمليات البيوكيميائية التي تحدث في جسم الإنسان ودور الإنزيمات فيها في مقرر علم الأحياء، وثانيًا، لجذب انتباه الطلاب الاهتمام بأهمية فئات المركبات مثل "البروتينات والأحماض الأمينية" في العمليات التي تحدث في الخلايا وفي الجسم ككل. ومن المهم إجراء سلسلة من التجارب الكيميائية.

الدرس رقم 1"التعرف على بنية الإنزيمات وتصنيفها ودورها في الجسم."

الإنزيمات هي مواد ذات طبيعة بروتينية يمكنها تسريع مسار التفاعلات الكيميائية، ودور الإنزيمات في الحياة هائل.

بسبب وظيفتها (الحفزية)، والإنزيمات المختلفة

توفر تدفقاً سريعاً لعدد هائل من التفاعلات الكيميائية في الجسم، وحاليا تم عزل ودراسة مئات الإنزيمات، ومن المعروف أن الخلية الحية يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 1000 إنزيم مختلف، كل منها يسرع تفاعل كيميائي معين.

الإنزيمات عبارة عن محفزات بيولوجية فعالة (مفهوم "المحفز" لدى الطلاب مألوف في مقرر الكيمياء غير العضوية.) وتشارك في معظم التحولات الكيميائية التي تحدث في الجسم. جميع العمليات التي تحدث في الجسم، أي. وتنقسم العمليات الأيضية إلى عمليتين: عملية الاستيعاب، وعملية التشتت، ومن المهم تعريف هذين المفهومين ويمكن القيام بذلك على النحو التالي:

الاستيعاب - يتم إجراء العديد من التفاعلات الكيميائية بمشاركة الإنزيمات، مما يسمح باستخدام المواد التي تدخل الجسم لتخليق البروتينات والأحماض النووية والدهون والسكريات وغيرها الخاصة بهذا الكائن الحي، مما يضمن النمو والتطور والتجديد

الجسم وتراكم الاحتياطيات المستخدمة كمصادر للطاقة.

النبذ - وهو تدمير المركبات العضوية مع تحويل البروتينات والدهون والكربوهيدرات بما في ذلك تلك التي تدخل الجسم مع الطعام إلى مواد بسيطة.

لذلك تحفز الإنزيمات كلاً من هذه العمليات، وهكذا تنقسم التفاعلات الأنزيمية إلى تفاعلات تركيب (الاستيعاب) وتفاعلات اضمحلال (تفكك)، وهذه التفاعلات في الجسم مترابطة، مما يضمن التجديد المستمر لأنسجة الجسم، وبالتالي ثباتها. البيئة الداخلية للجسم. من المهم التأكيد للطلاب على الاختلاف في مسار العمليات الأيضية في الكائنات ذاتية التغذية وغيرية التغذية. وهكذا، في الكائنات ذاتية التغذية، تسود عملية الاستيعاب، لأن في عملية البناء الضوئي، من المركبات غير العضوية، والاستخدام المباشر للطاقة الضوئية

أن المواد العضوية المعقدة يتم دمجها. في الكائنات غيرية التغذية، فإن بناء كائن حي خاص بها وتوفير جميع الوظائف الحيوية يرجع إلى الطاقة الواردة في عملية تشبيه المواد العضوية. ويمكن أن نستنتج أن جميع العمليات الكيميائية الحيوية التي تحدث في يمكن أن يعزى ذلك إلى عمليات الاستيعاب أو إلى عمليات التفتيت في الخلية وفي الجسم، وبمجرد دخول المادة المغذية إلى الخلية، فإنها تخضع لسلسلة من التغيرات الكيميائية التي تحفزها الإنزيمات.

الآن يمكنك الانتقال إلى البنية، فللقيام بوظائفها، تتمتع الإنزيمات ببنية معينة، ولتعميق فهم الطلاب لبنية وتصنيف الإنزيمات، يمكن تقديم المفاهيم التالية:

1. يمكن أن تكون الإنزيمات بروتينات (بروتينات بسيطة) وبروتينات (بروتينات معقدة).وفي الحالة الثانية، يتم تضمين مجموعة إضافية في تكوين الإنزيمات. ومن السمات المميزة لإنزيمات البروتين أنه لا يوجد جزء من البروتين الرئيسي ولا المجموعة الإضافية بشكل فردي النشاط التحفيزي.فقط المركب لديه خصائص إنزيمية.مجموعة إضافية (عامل مساعد) هي من أصل غير بروتيني (أيونات معدنية، مركبات عضوية مختلفة).

2. يحتوي الإنزيم على المواقع التالية:

أ)المركز النشط (أظهرت نتائج الدراسات أن جزيئات معظم الإنزيمات أكبر بعدة مرات من جزيئات تلك الركائز التي تتفاعل مع هذا الإنزيم، وأن جزءًا صغيرًا فقط من جزيء الإنزيم، يسمى المركز النشط، هو الذي يتلامس مع الركيزة في مجمع الركيزة الإنزيم) ،

ب)مركز الركيزة,

الخامس)المركز التنظيمي.

ومن الضروري في هذا الدرس أيضًا تعريف الطلاب بتصنيف الإنزيمات، حيث يمكنك إعطاء خلفية تاريخية لتطور تصنيف الإنزيمات، وذلك حسب الفصل الأول في تاريخ دراسة الإنزيمات

تم تقسيم الإنزيمات إلى مجموعتين: 1- تفاعلات التحلل المائي المتسارعة و 2- تفاعلات التحلل غير المائي المتسارعة، ثم جرت محاولة تقسيم الإنزيمات إلى فئات حسب عدد الركائز الداخلة في العملية.

التفاعلات وفي الوقت نفسه تم تطوير اتجاه حيث تم وضع نوع التفاعل الخاضع للعمل التحفيزي كأساس لتصنيف الإنزيمات.

ووفقا لهذا المبدأ، تنقسم جميع الإنزيمات إلى 6 فئات:

1 إنزيمات الأكسدة - تسريع تفاعلات الأكسدة والاختزال

2 تفاعلات الترانسفيراز لنقل المجموعات الذرية والمخلفات الجزيئية

3 الهيدروليزات - تفاعلات التحلل المائي والتوليف

4 .Lyase - انقسام غير مائي من ركائز مجموعات معينة من الذرات

5 .تفاعلات الأيزوميراز للتحول داخل الجزيئات

6. تخليق تفاعل الليباز

الدرس رقم 2 "خصائص الانزيمات وآلية عملها"

في هذا الدرس، من الضروري إعطاء الطلاب فهمًا أكثر تفصيلاً للركيزة والمراكز التنظيمية للإنزيم، وهذا مهم لفهم آلية عملهم.

تحت مركز الركيزة يُفهم قسم جزيء الإنزيم المسؤول عن إضافة مادة تخضع للتحول الأنزيمي. ومن الكيمياء غير العضوية، يعرف الطلاب أنه في نهاية التفاعل، تستعيد المحفزات بنيتها وخصائصها. وبمعرفة ذلك، يمكن للطلاب أدى ذلك إلى استنتاج مفاده أن مركبات وسيطة مؤقتة تتشكل بين الإنزيمات والركائز.وبالتالي، عندما يتحد الإنزيم مع الركيزة، يشكل مركب إنزيم-ركيزة قصير العمر. وفي مثل هذا المركب، تزداد فرص حدوث التفاعل. الانتهاء من التفاعل، الركيزة الانزيم

ويتحلل المعقد إلى منتج (أو نواتج) وإنزيم، ولا يتغير الإنزيم في التفاعل.

إن مفهوم عمل الإنزيمات لن يكتمل دون الكشف عن مشكلة تنظيم عملها، لذا تجدر الإشارة إلى أنه في جزيئات الإنزيمات، بالإضافة إلى المراكز النشطة والركيزة، يوجد مركز تنظيمي يتوافق هيكليا مع كل من المركزين النشط والركيزة. المنتج النهائي لمرحلة معينة من عملية التمثيل الغذائي.بعد الوصول إلى تركيز حرج معين، يتفاعل المنتج النهائي للتفاعل مع مركز تنظيم الإنزيم ويوقف النظام على مبدأ التغذية المرتدة: تركيز المنتج النهائي بمثابة إشارة لتحويل إيقاف أو بدء تفاعل كيميائي محدد. يرجع التحكم في نشاط الإنزيم وتنظيمه إلى بنيته الجزيئية، والتي تكون قادرة على "التعرف" على مواد إشارة معينة وتلخيص عملها. من المهم تعريف الطلاب بخصائص الإنزيمات.

1 .النوعية

تتمتع الإنزيمات بخصوصية عالية جدًا، وترجع هذه الخصوصية إلى الشكل الخاص لجزيء الإنزيم، والذي يتطابق تمامًا مع شكل جزيء الركيزة. علاوة على ذلك، وعلى أساس هذه الفرضية، اقترح كوشلاند تفسيرًا جديدًا لفرضية "المفتاح والقفل" بالفعل في عام 1959. وخلص إلى أن المراكز النشطة للإنزيمات مرنة. ووفقًا لهذا الافتراض، فإن الركيزة، عندما بالاشتراك مع الإنزيم، يسبب تغيرات في بنية الأخير، وفي هذه الحالة يمكن استخدام القفاز، والذي عند وضعه على اليد يغير شكله وفقًا لذلك.

لتأكيد هذه الخاصية للإنزيمات، يمكن إظهار الخبرة في الكيمياء الحيوية.

لهذا، يتم أخذ 4 أنابيب اختبار:

1.2 - 2 مل من محلول النشا

3.4-2 مل من محلول السكروز

ثم في 1.3 - 0.5 مل من محلول اللعاب

2,4-0.5 مل 1% خميرة سكروز

امزج لمدة 10 دقائق في حمام مائي بارد من أنابيب الاختبار

1،2 باستخدام قضيب زجاجي نأخذ قطرات وقطرات Y2 في KY، ونقوم بتوصيل اللون الأزرق للقطرات.

من الأنابيب 3،4، خذ 3 مل لكل منها، واخلطها مع 1 مل من 10% NaOH + بضع قطرات من 1% CuSO4 - راسب أصفر أو أحمر (اعتمادًا على درجة حرارة الأميليز اللعاب).

2 .القابلية للحرارة

تعتبر درجة الحرارة مؤشرا هاما للعمل الأنزيمي، ولكل إنزيم درجة حرارة معينة مثلى توفر أكبر قدر من النشاط، وبعد هذا المستوى، ينخفض ​​معدل التفاعل الأنزيمي، وللتوضيح ينصح بإظهار التجربة التالية:

يتم أخذ 4 أنابيب اختبار تحتوي على 2 مل من 1٪ نشا + 0.05 مل من اللعاب المخفف 10 مرات، وتخلط وتوضع في ظروف درجات حرارة مختلفة.يتم تحديد مسار التحلل المائي عن طريق التفاعل مع U2 (في KU)، 10.12 دقيقة. عن طريق التغيير لون النشا مع اليود، يتم الحكم على درجة التحلل المائي للنشا في كل أنبوب اختبار.

نظام التحكم الذاتي للطالب .

وفي هذا العمل أيضاً نود أن نقترح نظاماً لضبط النفس لدى الطالب. بطاقات ضبط النفس هي مجموعة من الأسئلة حول موضوع يقوم بتجميعها المعلم. يتم توزيع الاستبيانات على تلاميذ المدارس في المنزل. في المنزل، في عملية أثناء إعداد الطلاب للفصول الدراسية، يبحثون عن إجابات للأسئلة المطروحة في الكتب المدرسية. ثم خلال الدرس الاختياري، يتم إعطاء الطلاب بطاقات تحتوي على 2-3 أسئلة هي جزء من ضبط النفس. إجابات مكتوبة. وبالتالي، معرفة الطلاب، درجة يتم التحقق من فهم المادة.

ضبط النفس يمكن أن يحل العديد من المشاكل:

1.تركيز انتباه الطالب على القضايا الرئيسية للموضوع

2. طرح الأسئلة الإشكالية

3. قد يحتوي ضبط النفس على أسئلة حول تكرار المادة المغطاة وارتباطها بالمادة الحالية، وهي أسئلة ذات طبيعة عامة.

نماذج أسئلة لضبط النفس:

1. التمثيل الغذائي - مزيج وترابط بين عمليات الاستيعاب والتباين.

2. تكوين الـATP في الخلية، الـATP هو "الوقود" العالمي للخلية.

3. توطين إنزيمات استقلاب الكربوهيدرات.

4. توطين إنزيمات التخليق الحيوي للبروتين.

5. الأنظمة الإنزيمية المتعددة، توطينها ووظائفها.

الاستنتاجات.

1. إن تطوير المفاهيم البيولوجية العامة، والتي تشمل مفهوم “الإنزيم”، هو الأساس النظري لتدريس كل من علم الأحياء والكيمياء.

2 .إن تطوير مفهوم الإنزيمات يساهم في تكوين معارف الطلاب الضرورية لتوسيع الآفاق العلمية العامة.

3. نظرا لأهمية تكوين مفهوم "الإنزيم" وكذلك لضيق الوقت ينصح بإجراء فصول اختيارية، وقد قمنا بتطوير عدة فصول من قبلنا.

التدريس

هل تحتاج إلى مساعدة في تعلم موضوع ما؟

سيقوم خبراؤنا بتقديم المشورة أو تقديم خدمات تعليمية حول الموضوعات التي تهمك.
تقديم الطلبمع الإشارة إلى الموضوع الآن للتعرف على إمكانية الحصول على استشارة.

مهام الأولمبياد للصف التاسع

المهمة أ. اختر إجابة واحدة من الأربعة المقترحة

1. يقع مركز التنفس البشري في

أ) النخاع المستطيل

ب) الدماغ البيني

ج) القشرة الدماغية

د) الدماغ المتوسط

1. لتخثر الدم، من بين أمور أخرى،

أ) أيونات الحديد

ب) أيونات الصوديوم

ج) حمض الاسكوربيك

د) أيونات الكالسيوم

3. لا يشارك في عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات في الجسم

أ) الأدرينالين

ب) الأنسولين

ج) الجلوكاجون

د) غاسترين

4. معظم الحيوانات الصحراوية تستطيع الاستغناء عن الماء. يمكن أن يكون مصدرًا للرطوبة للقوارض والزواحف وبعض الثدييات الكبيرة (مثل الجمال).

أ) التفاعلات الكيميائية في الخلايا التي تحدث مع البروتينات

ب) تحويل الكربوهيدرات

ج) أكسدة الدهون

د) انخفاض في مستوى التمثيل الغذائي

5. توجد أحماض أمينية مختلفة في بروتينات جسم الإنسان

أ) 20

6) 22

ج) أكثر من 20 ولكن أقل من 64

د) 64

6. يضرب فيروس الإيدز

أ) الخلايا الليمفاوية التائية

ب) ب - الخلايا الليمفاوية

ج) المستضدات

د) جميع أنواع الخلايا الليمفاوية

7. لا يتواجد الإنزيم عند البشر

أ) بوليميريز الحمض النووي

ب) الهيكسوكيناز

ج) الكيتيناز

د) ATP - سينثيتيز

8. أثناء الجوع أو أثناء السبات، يتم استهلاك احتياطيات ركائز الطاقة بالترتيب التالي

أ) الدهون - البروتينات - الكربوهيدرات

ب) الدهون – الكربوهيدرات – البروتينات

ج) الكربوهيدرات – الدهون – البروتينات

د) البروتينات – الكربوهيدرات – الدهون

9. ترتفع درجة حرارة جسم الإنسان بشكل رئيسي بسبب

أ) التمثيل الغذائي

ب) هزات العضلات

ج) التعرق

د) الملابس الدافئة

10.السرعة القصوى لانتشار السيال العصبي

أ) 30 م/ث

ب) 60 م/ث

ج) 120 م/ث

د) 240 م/ث

المهمة ب. اختر الأحكام الصحيحة

1. طورت الخنافس التي تعيش في الماء التنفس الخيشومي.

2. الطحالب هي أي نباتات تعيش في الماء.

3. الحشرات الخارجة من الشرانق تنمو وتتساقط أثناء نموها.

4. تحتوي البكتيريا على ريبوسومات.

5. الصفراء لا تحتوي على إنزيمات هاضمة، ولكنها تعمل على استحلاب الدهون.

6. في البرمائيات، منتج الإفراز هو اليوريا.

7. يتكون الجهاز العصبي المركزي من الدماغ والأعصاب.

8. الهيموجلوبين هو البروتين الذي ينقل الأكسجين إلى جميع الأعضاء والأنسجة، والهيموسيانين هو البروتين الذي يزيل ثاني أكسيد الكربون من الجسم.

9. مع امتصاص الطاقة، يحدث الانهيار الأنزيمي للمواد الغذائية

10. تم العثور على أكبر كمية من ATP في العضلات المخططة.

11. عند الإنبات، تمتص البذور ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين

12. تتميز الفطريات بالتغذية غير المتجانسة

13. الطيور الصغيرة لديها معدل تنفس أقل من الطيور الكبيرة.

14. تحتوي الخلايا البكتيرية على مجموعة مزدوجة من الكروموسومات.

15. تتكون البروتينات من الأحماض الأمينية.

المهمة الخامسة.

1. ضبط التطابق بين المركب العضوي (أ - د) والوظيفة التي يؤديها (1 - 5).
   

المهمة د. أجب عن الأسئلة

1. إلى أي نسيج تنتمي الخلايا الموضحة في الشكل؟ 2. ماذا تسمى هذه الخلايا؟ 3. قم بتسمية الأعضاء التي تتكون بشكل رئيسي من هذا النسيج. 4. قم بتسمية خصائص هذا القماش. 5. ما هي الوظائف التي تؤديها هذه الخلايا؟

6. ما هو الدور الذي تلعبه هذه الخلايا في القلب والحبل الشوكي والعين؟

المهمة د.

معظم الطحالب خضراء، لكن طحالب أعماق البحار حمراء. أعط تفسيرا لهذه الظاهرة.

المهمة ه

ترجمة إلى اليونانية:

1. سلسلة

2. العيش معًا

3. أنا آكل نفسي

الترجمة إلى اللاتينية:

4.الاسترداد

5. التلوين

6. مربع، الفضاء.

المهمة ز

القضاء على الزائدة. اشرح السبب.

1. الأدرينالين - هرمون الغدة الدرقية - الأنسولين - التيروزين.

2. الرؤية - الألم - الشم - السمع.

3. عصير المعدة - اللعاب - العصارة المعوية - الصفراء.

شرح لاستكمال الواجبات.

يقوم طلاب مؤسسات التعليم العام في المرحلة الأساسية بأداء المهام أ، ب، ج، د، هـ.

في المهمة د 6، يتم تنفيذ السؤال فقط من قبل طلاب الفصول المتخصصة.

يؤدي طلاب مؤسسات التعليم العالي المهام A، B. C، D، E، F، F.

مفاتيح التحقق من الواجبات.

المهمة أ.

المهمة ب.

الإجابات الصحيحة: 4.5،6،10،12،15

المهمة الخامسة.

1.د 2.ج 3.د 4.أ 5.ب.

المهمة ز.

إقترح إجابة.

1. الأنسجة العصبية. 2. الخلايا العصبية، الخلايا العصبية، الخلايا العصبية. 3. تتكون خلايا الدماغ والحبل الشوكي في الغالب من الخلايا العصبية. تتكون العقد العصبية أيضًا في الغالب من الخلايا العصبية. 4. خصائص الأنسجة العصبية: الاستثارة والتوصيل.

5. وظائف الخلايا العصبية: إدراك المحفزات الخارجية (وظيفة المستقبل)، ومعالجة المعلومات، ونقلها إلى الخلايا العصبية الأخرى أو الأعضاء العاملة المختلفة. أولئك. تضمن الخلايا العصبية العمل المنسق للجسم.

6. يتم تعصيب القلب بواسطة الأعصاب المبهمة والمتعاطفة. يوجد داخل القلب عقد داخل القلب تحتوي على خلايا عصبية تنقل النبضات من ألياف العصب المبهم المناسب لها إلى عضلة القلب والأوعية التاجية.في تحتوي عقد القلب أيضًا على خلايا عصبية حساسة (واردة) تستشعر التغيرات في القلب نفسه.

يتكون الحبل الشوكي من خلايا عصبية تقوم بوظيفة توصيل منعكسة. تقع المراكز العصبية لردود الفعل البسيطة (الوتر) في الحبل الشوكي. أيضًا، تقوم ألياف الخلايا العصبية بوظيفة موصلة، حيث تربط الأجزاء الفردية من الحبل الشوكي ببعضها البعض، وكذلك بالدماغ.

العين هي جزء محيطي من المحلل البصري، وتحتوي على مستقبلات ضوئية تستقبل الإشارات الضوئية وتحولها إلى نبضات عصبية. ينشأ العصب البصري في العين ويرسل الإشارات إلى الدماغ. يوجد أيضًا في العين نهايات عصبية تنظم التغيرات في انحناء العدسة وحجم حدقة العين. كما تشارك الخلايا العصبية في تنفيذ حركة العين نفسها والجفون.

المهمة د.

يعتمد اللون الأحمر للطحالب على أصباغ خاصة موجودة في طحالب أعماق البحار. فهي تساعد الكلوروفيل، الموجود في هذه الطحالب أيضًا، على القيام بعملية التمثيل الضوئي. ومع العمق، ينثر عمود الماء الضوء، ولا تخترق الأشعة الحمراء إلى عمق أقل من 250 متراً. فقط أشعة الجزء الأزرق البنفسجي من الطيف تخترق العمق، والتي تلتقطها الأصباغ الحمراء. أنها تساعد الكلوروفيل على القيام بعملية التمثيل الضوئي.

المهمة ه.

1. وتر. 2. التكافل. 3. التغذية الذاتية 4. التجديد 5. التصبغ. 6. المدى

المهمة ج..

1. التيروزين الزائد عن الحاجة. والباقي هرمونات

2. الألم. بالنسبة للأحاسيس الأخرى، هناك أعضاء حسية متخصصة.

3. الصفراء. العصائر المتبقية تحتوي على إنزيمات هضمية.

معايير التقييم:

الانتهاء من العمل بمبلغ 91-100٪ - أضع

الانتهاء من العمل بمبلغ 85-90% المركز الثاني

الانتهاء من العمل بمبلغ 75-84% - المركز الثالث

أداء العمل بمبلغ 70-74% - الفائز.

يجب تخصيص الحد الأقصى لعدد النقاط لتقييم المهام D و E.

استمرار. انظر أرقام 5-7/1999، 18، 19، 20، 21/2001

مهام الأولمبياد لعموم روسيا في علم الأحياء

القسم الثاني. مهام المستوى الثاني من التعقيد

اختبار المهام مع إجابة واحدة صحيحة (استمرار)

89. يصيب فيروس الإيدز:

أ – المساعدون التائيون (الخلايا الليمفاوية); ب - الخلايا الليمفاوية ب. ج - المستضدات. د – جميع أنواع الخلايا الليمفاوية .

90. عندما ينخفض ​​محتوى الأكسجين، يزداد معدل تحلل السكر للأسباب التالية:

أ – يزيد من تركيز ADP في الخلية; ب – زيادة تركيز NAD+ في الخلية؛ ج - يزيد تركيز ATP في الخلية. د - يتناقص تركيز البيروكسيدات والجذور الحرة في الخلية.

91. يتم تزويد دماغ الثدييات بأكبر كمية من الدم المؤكسج للأسباب التالية:

أ- الشرايين السباتية تنطلق مباشرة من الرئتين. ب – تتفرع الشرايين السباتية من الجزء الشرياني من الدورة الدموية الجهازية أولاً (أي في بداية الدورة الجهازية); ج - تتفرع الشرايين السباتية من الأوردة الرئوية، حيث أعلى نسبة أكسجين في الدم؛ د- تبدأ الشرايين السباتية بدائرة كبيرة من الدورة الدموية وتستقبل كل الدم الغني بالأكسجين.

92. يسمى نقل المادة الوراثية من بكتيريا إلى أخرى عن طريق الفيروسات :

أ - النقل؛ ب - التحول. ج – التحويل. ز – التوضيح.

93. تتكون الريبوسومات من :

أ – الحمض النووي الريبي والبروتينات; ب - الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات والدهون. ج - الدهون والبروتينات. د - الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات والدهون والكربوهيدرات.

93. داخل بيئة الميتوكوندريا:

أ - أكثر حمضية مما كانت عليه في السيتوبلازم. ب – أكثر قلوية مما كانت عليه في السيتوبلازم; ج - له نفس قيمة الرقم الهيدروجيني كما هو الحال في السيتوبلازم. د- أحياناً أكثر حمضية، وأحياناً أكثر قلوية.

94. تتطور الأديم الخارجي والأديم الباطن والأديم المتوسط ​​إلى أنسجة وأعضاء. أي من المجموعات التالية صحيحة؟

95. على أجار أجار يمكنك زراعة ثقافة مسببات الأمراض:

أ - مرض السكري. ب - الأنفلونزا. ج - الملاريا. ز – الزحار.

96. تعتبر سماكة الجذع الثانوية نموذجية لـ:

97. تتميز جميع الديدان الطفيلية بما يلي:

أ - غياب الجهاز الهضمي. ب - غياب الحواس. ج - الخنوثة. ز – نظام إنجابي متطور للغاية.

98* . من الخصائص المذكورة المتوفرة في نادي الطحلب ( الليكوبوديوم)، في ذيل الحصان ( متوازن) مفقود:

1) جراثيم ذات ثنايا (الينابيع)؛ 2) الأوراق الصغيرة (الأوراق الصغيرة) القادرة على التمثيل الضوئي؛ 3) الجراثيم التي تشكل سنيبلات (ستروبيلوس) لها شكل مثلث بيضاوي. 4) تجميع الأوراق الدقيقة في دوامة.

اختر الاجابة الصحيحة:

أ - 1، 2؛ ب – 2, 3 ; ج - 2، 4؛ د – 3، 4.

99. تم تقسيم مجموعة الفئران التي تعيش في منطقة معينة، بعد بناء القناة، إلى مجموعتين - A وB. وظل موطن الفئران في المجموعة B دون تغيير، لكن موطن المجموعة A تغير بشكل كبير. من المحتمل أن يحدث التطور الجزئي في السكان A:

أ - أبطأ من السكان ب؛ ب – أسرع بكثير من السكان B; ج – أبطأ في البداية مما كانت عليه في المجموعة B، ثم بمعدل ثابت؛ د - أبطأ في البداية، ثم أسرع.

100. الدهون طبقة ثنائية:

أ - منيع لـ H2O وNa+؛ ب - منفذة لـ H2O وNa+؛ الخامس – نفاذية لـ H2O ولكنها غير نفاذة لـ Na+; د - منفذ لـ Na+، ولكنه غير منفذ لـ H2O.

101. ومن بين الميزات المدرجة في شقائق النعمان البحرية وبعض الإسفنج، يمكنك العثور على:

1) الجوف الكاذب. 2) الهضم داخل الخلايا. 3) التماثل الشعاعي. 4) تجويف المعدة والأوعية الدموية.

اختر الاجابة الصحيحة:

أ - 1، 2؛ ب – 2, 3 ; ج - 4، 4؛ د – 1، 4.

102. الخلايا البشرية التي تحتوي على سوط:

أ - خلايا الأنسجة العضلية. ب - كريات الدم الحمراء. ج - خلايا الغدة. ز –الحيوانات المنوية.

103. تمتلك القدرة على تصنيع الأجسام المضادة ما يلي:

أ – الخلايا الليمفاوية التائية. ب - الخلايا الليمفاوية البائية; ج – الخلايا الليمفاوية التائية والبائية؛ د – الخلايا اللمفاوية التائية والبائية والبلاعم.

104. إذا سمح للفئران بتنفس الهواء الذي يحتوي على نظير الأكسجين O18، فسوف تظهر ذرات الأكسجين "المسمى" في الجزيئات:

أ - البيروفات. ب - ثاني أكسيد الكربون. ج - أسيتيل مرافق الإنزيم أ؛ ز – ماء.

105. في المجموعة الجينية التي تحتوي على نفس النسبة من الطرز الوراثية السائدة والمتنحية، سيؤدي الانتخاب المطلق ضد الطرز الظاهرية المتنحية في كل جيل إلى:

أ – اختلافات طفيفة في نسبة الأنماط الجينية. ب – انخفاض في نسبة الطرز الوراثية المتنحية; ج – اختفاء الأنماط الجينية المتنحية. د – زيادة في عدد الزيجوت المتغايرة.

106. أي من العبارات التالية صحيحة؟

أ - يحدث فسفرة ADP على غشاء الثايلاكويد؛ ب - يتم تصنيع الـ ATP عندما تنتشر البروتونات من خلال إنزيم الـ ATP؛ ج - يتم استهلاك ATP خلال المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي؛ ز – يتم إنتاج NADPH وATP في النظام الضوئي II.

107. ما هو الإنزيم غير الموجود في البشر؟

أ – بوليميراز الحمض النووي. ب – هيكسوكيناز. الخامس – الكيتيناز; د- إنزيم ATP.

108. ستتسبب إزالة الحيوانات العاشبة من النظام البيئي للمراعي الطبيعية في: 1) زيادة شدة المنافسة النباتية؛ 2) انخفاض في شدة المنافسة النباتية. 3) زيادة تنوع الأنواع النباتية. 4) انخفاض في تنوع الأنواع النباتية. اختر الاجابة الصحيحة:

أ – 1، 3؛ ب –1, 4 ; ج -2، 3؛ د – 2، 4.

109. المصدر المباشر للطاقة الذي يوفر زيادة في كمية ATP في الميتوكوندريا في الحيوانات هو:

(أ) نقل مجموعات الفوسفات من منتجات تكسير الجلوكوز إلى ADP؛ ب – حركة أيونات الهيدروجين عبر غشاء معين; ج - تحلل الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك. د - حركة الإلكترونات على طول سلسلة نقل الإلكترون.

110. الخلايا البذرية التي تخزن العناصر الغذائية للجنين:

أ – أحادي الصيغة الصبغية في عاريات البذور، وثلاثي الصيغة الصبغية في كاسيات البذور; ب - ثنائي الصيغة الصبغية في عاريات البذور، ثلاثي الصيغة الصبغية في كاسيات البذور. ج - مضاعفا في عاريات البذور، مضاعفا في كاسيات البذور. د - فردي في عاريات البذور، ثنائي الصيغة الصبغية في كاسيات البذور.

111*. تم قطع اسطوانتين (C1 وC2) من درنة البطاطس. وضعت الاسطوانة الأولى (C1) لمدة ساعة في الماء المقطر، والثانية (C2) وضعت لنفس المدة في محلول ملحي تركيزه يساوي تركيز عصير البطاطس. هل تتناسب أبعاد الأسطوانات المصنعة مع أبعادها الأصلية؟

أ – C1 غير متطابق، لكن C2 متطابق; ب - لا يتوافق مع C1 ولا يتوافق مع C2؛ ج - يتوافق مع C1 ويتوافق مع C2؛ د - بالنسبة لـ C1 فهو يتوافق، وبالنسبة لـ C2 فهو غير متوافق.

112. تنتج خلايا قشرة الغدة الكظرية هرمونات تشبه تركيبتها ما يلي:

أ - الهيموجلوبين. ب – الكوليسترول; ج - التيروزين. ز - الأدرينالين.

113. ومن أكثر النتائج السلبية للإفراط في استخدام المضادات الحيوية ما يلي:

أ - تكيف الفرد المعالج مع التركيز المتزايد للدواء. ب - تحفيز إنتاج الأجسام المضادة. الخامس – ظهور سلالات بكتيرية مقاومة للمضادات الحيوية; د – زيادة وتيرة الطفرات في الجسم.

114. الدور الرئيسي لـ ATP في استثارة الخلايا العصبية هو:

أ – تثبيط حركة Na+ وK+ عبر الغشاء؛ ب - زيادة في إمكانات العمل عندما يتم تشكيلها بالفعل؛ ج – إزالة الاستقطاب الغشائي. ز – الحفاظ على إمكانات الراحة.

115. أي من الخصائص المميزة لكل من عاريات البذور وكاسيات البذور؟

أ - يتم التمييز بين تحلل البوغ عند الكاربل والميسم؛ ب – وجود السويداء أحادي الصيغة الصبغية وأنسجة الأوعية الدموية مع القصبات الهوائية. الخامس – وجود الأبواغ المتغايرة والأمشاج الذكرية بدون الأسواط; (د) التماثل الزوجي والتلقيح بالرياح.

116. لا يستطيع نوع معين من الفطريات معالجة النشا في وسط استزراع معين. الأسباب المحتملة لهذه الظاهرة قد تكون:

1) هذا الفطر لا يفرز الأميليز.
2) لا يتشكل الأميليز في أفطورة الفطريات.
3) وجود بعض المواد التي تمنع معالجة النشا.
4) الكربوهيدرات فقط هي التي يمكن أن تكون بمثابة مواد مغذية لهذه الفطريات.

اختر الاجابة الصحيحة.

أ - 1 و 2 فقط؛ ب - 3 و 4 فقط؛ ج - 1، 2، 3; د - 2، 3، 4.

117. الصبي لديه متلازمة داون. ما هو مزيج الأمشاج عند الإخصاب؟

مجموعة الكروموسومات في الأمشاج:

1) (23+س)؛
2) (21+ص)؛
3) (22+xx)؛
4) (22+ص).

اختر الاجابة الصحيحة:

أ – 1 و 2؛ ب - 1 و 3؛ ج - 3 و 4.

118*. تم العثور تحت المجهر على متوسط ​​يصل إلى 50 خلية خميرة لكل وحدة مساحة. بعد 4 ساعات، تم تخفيف الثقافة 10 مرات وتم إعداد مستحضر جديد للفحص المجهري. ما متوسط ​​الوقت بين انقسامات الخلايا إذا تمت ملاحظة 80 خلية في المتوسط ​​تحت المجهر لكل وحدة مساحة؟

أ - 1/4 ساعة؛ ب - نصف ساعة؛ في - 1 ساعة; د - ساعتان.

119. ما عدد الأغشية التي يجب أن تمر بها الجزيئات من الفضاء الداخلي للثايلاكويد البلاستيدات الخضراء إلى مصفوفة الميتوكوندريا لنفس الخلية؟

أ - 3؛ ب - 5; في 7؛ د - 9.

120. يمكن للمواد أن تتحرك عبر الغشاء عكس تدرجات تركيزها للأسباب التالية:

أ – بعض البروتينات الغشائية هي ناقلات تعتمد على ATP; ب - تعمل بعض البروتينات الغشائية كقنوات يمكن من خلالها دخول جزيئات معينة إلى الخلية؛ ج - الطبقة الدهنية الثنائية منفذة للعديد من الجزيئات الصغيرة؛ د- الطبقة الدهنية الثنائية كارهة للماء.

121. أي من التعبيرات التالية صحيحة بالنسبة للـ RNA الخلوي؟

أ - (ز + ج) \u003d (أ + ش)؛ ب - (ز + ج) = (ج + ش)؛ ج - (ز + ج) \u003d (أ + ز)؛ ز – لا شيء مما بالأعلى.

122- إن الناقل المناسب لإدخال الحمض النووي في جينوم الخلية البشرية هو:

أ – تي بلازميد. ب - بالعاثية. الخامس – فيروس ارتجاعي; د. كل ما ورداعلاه.

123. في انحراف الكروموسومات إلى أقطاب الخلية أثناء الانقسام، يحدث ما يلي:

أ - الخيوط الدقيقة؛ ب – أنابيب مجهرية; ج – الأنابيب الدقيقة والألياف الدقيقة. د – الخيوط الوسيطة .

124. أي الخصائص التالية مشتركة بين الزواحف والطيور والثدييات؟

أ - وجود الأسنان. ب - وجود الحجاب الحاجز. ج - الدم الشرياني في القلب ينفصل تماماً عن الدم الوريدي؛ ز – الكلى ما بعد الكلية.

125. ما هي الهرمونات التي تزيد وأيها تخفض مستوى الجلوكوز في الدم؟

126*. آلية عمل سوط بدائيات النوى وحقيقيات النوى:

أ - نفس الشيء: كلاهما غير مرن و"يثبت" في الماء مثل المفتاح؛ ب - مختلف: السوط بدائيات النواة مرن وينبض مثل السوط، والسوط حقيقي النواة غير مرن ويدور مثل المفتاح؛ ج - نفس الشيء: كلاهما مرنان يضربان مثل السوط؛ ز – مختلف: السوط حقيقي النواة مرن وينبض مثل السوط، في حين أن السوط بدائيات النواة صلب ويدور مثل المفتاح.

127. يمكن لبوليميراز الحمض النووي إضافة قاعدة جديدة:

أ – إلى نهاية 3 "من السلسلة المتنامية; ب - إلى 5 " - نهاية السلسلة المتنامية؛ ج - إلى طرفي السلسلة المتنامية. د - تضمينها في وسط سلسلة متنامية.

128. الفضاء بين الأغشية النووية:

أ – متصلة بتجويف الشبكة الإندوبلازمية; ب - متصل بتجويف جهاز جولجي. ج - متصل بالفضاء الخارجي خارج الخلية. د- غير متصل بأي شيء

129. في النواة يحدث:

(أ) تخليق بروتينات الريبوسوم وتجميع وحدات الريبوسوم الفرعية؛ ب – تخليق الرنا الريباسي (rRNA) وبروتينات الريبوسوم وتجميع وحدات الريبوسوم الفرعية. ج – تخليق r-RNA وبروتينات الريبوسوم. ز – تخليق الرنا الريباسي (rRNA) وتجميع وحدات الريبوسوم الفرعية.

يتبع

الأهمية الطبية الحيوية

ليس من المستغرب أن نواجه إنزيمات في العديد من مجالات العلوم الطبية الحيوية. يتم تحديد العديد من الأمراض (الاضطرابات الخلقية في عملية التمثيل الغذائي) عن طريق الاضطرابات المحددة وراثيا في تخليق الإنزيمات. عندما تتضرر الخلايا (بسبب نقص إمدادات الدم أو الالتهاب، على سبيل المثال)، تدخل بعض الإنزيمات إلى بلازما الدم. ويشيع استخدام قياس نشاط هذه الإنزيمات لتشخيص العديد من الأمراض الشائعة. علم الإنزيمات التشخيصي هو مجال الطب الذي يستخدم الإنزيمات لتشخيص الأمراض ومراقبة نتائج العلاج. تستخدم الإنزيمات أيضًا في العلاج.

تصنيف الانزيمات وخصائصها

الإنزيمات عبارة عن بروتينات معقدة تعتمد على أحماض أمينية متصلة بواسطة روابط الببتيد. تتشكل الأحماض الأمينية الأصلية من بروتينات أخرى أو يتم تصنيعها من جديد. يجب أن تحتوي الخلايا دائمًا على إمداد من الأحماض الأمينية الحرة، وإلا فلن يستمر تصنيع البروتين.

الإنزيمات عبارة عن محفزات بروتينية للتفاعلات الكيميائية الحيوية، ومعظمها يحدث ببطء شديد في غياب الإنزيمات. على عكس المحفزات الكيميائية الأخرى (H -، OH -، أيونات المعادن، وما إلى ذلك)، فإن كل إنزيم قادر على تحفيز عدد صغير جدًا من التفاعلات، وغالبًا ما يكون تفاعلًا واحدًا فقط. وبالتالي، فإن الإنزيمات لها خصوصية صارمة. إنهم يبدأون ويسرعون ويكملون عمليات التمثيل الغذائي.

تضمن الرابطة الأنزيمية المحددة مع الجزيئات تدفق العمليات الكيميائية الحيوية، مثل تخليق الجزيئات العضوية وارتباطها واضمحلالها وتحولها وتضاعفها. على سبيل المثال، تقوم الإنزيمات الهاضمة بتكسير الجزيئات العضوية الكبيرة إلى قطع أصغر لزيادة عملية التمثيل الغذائي وامتصاصها في الدم. الإنزيمات الأخرى مسؤولة عن وظيفة الجهاز التنفسي والإنجابي، عن الإدراك البصري والسمعي للعالم، عن تخزين وتنفيذ طاقة الكائن الحي بأكمله.

تتم تسمية الإنزيمات على اسم التفاعل الذي تحفزه. على سبيل المثال، الإنزيمات التي تحلل النشا (atu1it)،- الأميليز. الدهون (الليبوز) - الليباز؛ الإنزيمات التي تعزز الأكسدة - الأكسيداز، إلخ. العديد من الإنزيمات لها تأثير تحفيزي على الركائز 1 فقط في وجود مركب عضوي محدد - أنزيم مساعد. تساهم الإنزيمات المساعدة في عمل الإنزيمات نفسها وتدفق العمليات الكيميائية الحيوية الأكثر تعقيدًا.

كما ذكر أعلاه، فإن نشاط الإنزيمات له طابع محدد. يؤدي كل إنزيم وظيفته، وفي مكان محدد فقط. يتم تحديد وظيفة الإنزيم من خلال ترتيب الأحماض الأمينية وتوزيع الطاقة لكل مكون من مكونات الإنزيم. على سبيل المثال، ترجع وظيفة الجهاز العصبي إلى توصيل الدفعة الكهربائية العصبية من خلية إلى أخرى عن طريق نقل الشحنة عبر المركبات العضوية، بما في ذلك الإنزيمات. إن انقباض العضلات والوظائف الإفرازية للغدد وتنظيم درجة الحرارة وحتى عملية التفكير تعتمد على طاقة المركبات العضوية. وأهم المركبات التي توفر ذلك هي الإنزيمات.

وقد أظهرت العديد من التجارب المعملية أن إنشاء حياة اصطناعية في أنبوب اختبار أمر ممكن، ولكن من المستحيل عمليا دعمها دون عمل الإنزيمات المركبة بشكل طبيعي.

تأثير الانزيمات على جسم الإنسان

تستخدم الإنزيمات مواد مختلفة لتكوين أجسامنا. لكنهم لا يستطيعون الإنشاء فحسب، بل يمكنهم أيضًا تدمير ما تم بناؤه بالفعل. الإنزيمات هي القوة العاملة الحيوية لجسمنا. ويعتمد نشاطه الحيوي، بما في ذلك الحمل والتكوين والحفاظ على الصحة، على عمل الإنزيمات.

نحصل على البروتينات الأساسية والكربوهيدرات والدهون من الطعام. ولكن لمعالجتها واستيعابها، هناك حاجة إلى إنزيمات هضمية، والتي تحللها إلى مركبات بسيطة وتعزز استيعاب الفيتامينات الضرورية والعناصر النزرة والمواد المغذية الأخرى أو المواد الطبية.

يحتاج جسم الإنسان إلى حوالي 90 عنصرًا غذائيًا مختلفًا يوميًا للحفاظ على الصحة، وتشمل هذه العناصر الغذائية 60 عنصرًا غذائيًا دقيقًا، و16 فيتامينًا، و12 حمضًا أمينيًا، وثلاثة أحماض دهنية أساسية. ولكن هذه ليست بأي حال من الأحوال قائمة شاملة للاتصالات الضرورية،

يؤدي نقص الفيتامينات والعناصر الدقيقة إلى عواقب وخيمة على الكائن الحي بأكمله. سوف يفقد الجسم أيضًا العديد من المركبات الحيوية إذا لم يتم هضم الطعام واستيعابه بشكل صحيح.

في تاريخ العالم، تم تسجيل عدد من الوثائق التي تحكي عن الأشخاص الذين عاشوا حتى عمر 120 عامًا أو أكثر. اليوم، في المختبر، يستطيع العلماء الحفاظ على الخلايا حية وصحية إلى أجل غير مسمى. كل هذا يتوقف على تناول العناصر الغذائية وعمل الإنزيمات. ربما يكون الشخص قادرا على العيش لفترة كافية، ولكن لسبب غير معروف، فإن متوسط ​​\u200b\u200bالعمر المتوقع للأشخاص قصير نسبيا. هل يمكن أن يكون هذا السبب انتهاكًا لعمل الإنزيمات وبالتالي استيعاب المواد الضرورية؟

اعتماد الصحة على نوعية الغذاء

بالنسبة للبشر، المصدر الرئيسي للطاقة والمركبات العضوية هو الغذاء. يجب أن تحتوي على مجموعة معينة من العناصر الغذائية. إن تلوث البيئة بالمواد السامة والخطرة والاستنزاف العام للتربة واستخدام الأسمدة الكيماوية لا يسمح بزراعة أغذية صحية. وهذا له تأثير سلبي على كل شخص وعلى الحضارة ككل. هناك أمراض مرتبطة بنقص العناصر الدقيقة والمركبات الحيوية في جميع أنحاء العالم. إمكانيات الإنزيمات لاستعادة التمثيل الغذائي المضطرب ليست غير محدودة.

يمكن للأشعة فوق البنفسجية القاسية والإشعاع والمواد الكيميائية النشطة والعديد من المركبات الأخرى أن تغير بنية الحمض النووي. وهذا يؤدي إلى تغيير في خصائص الإنزيمات، ونتيجة لذلك، فهي غير قادرة على العمل بشكل طبيعي: فهي لا تحمي من الجذور الحرة والكائنات الغريبة والأمراض.

في انتهاك لعملية بيروكسيد الدهون، يتم تشكيل الجذور الحرة. أنها تتداخل مع جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الخلايا، وتدمير العديد من الجزيئات. السبب في تكوين الجذور الحرة في الخلايا هو الأكسجين الحر الذي يعمل على أكسدة الدهون. مضادات الأكسدة تحمي الجسم من الجذور الحرة.

أشهر مضادات الأكسدة الطبيعية هي فيتامين هـ (توكوفيرول)، واليورات القابلة للذوبان في الماء، والسيلينيوم، والفيتامينات أ، ج، ومقدمة فيتامين أ (بيتا كاروتين). كما يتم أحيانًا إضافة بروبيل جالات، وبوتيل هيدروكسيانيسول، وهيدروكسي تولوين إلى الأطعمة.

تعمل مضادات الأكسدة على تحسين الدورة الدموية وقمع الالتهاب وتعزيز تنشيط الكولاجين الذي يحافظ على قوة العضلات ويمنح الجلد مرونة ومرونة.

تجهيز الأغذية يدمر الإنزيمات

والأكثر ضررا على الجسم هو النقص المستمر في الإنزيمات التي تأتي مع الطعام. وذلك لأن أساس طعامنا هو الأطعمة المطبوخة والمعالجة.

إن طهي الطعام على درجة حرارة 118 درجة مئوية يؤدي إلى تدمير جميع الإنزيمات الحية بشكل كامل. كما أنها لا تحتوي على منتجات نصف جاهزة. طهي الطعام لا يحافظ على العناصر الغذائية. البسترة والتعقيم وإزالة الجليد والتجميد المتكرر والمعالجة في فرن الميكروويف تعمل على تعطيل الإنزيمات وكسرها وتغيير بنيتها.

مثال من الماضي القريب. في البداية، كان طعام الإسكيمو يتكون بشكل رئيسي من الأسماك النيئة، واللحوم النيئة التي تحتوي على الكثير من البروتين، ودهن الحوت. لعدة قرون كانوا يأكلون الطعام النيئ ولم يواجهوا نقصًا في العناصر الغذائية. لم يمرضوا أبدًا. لكن الإسكيمو الحديثين تكيفوا مع أسلوب حياة جديد ويأكلون الآن الأطعمة التي خضعت للمعالجة الطهوية. بدأوا في تسجيل زيادة في ضغط الدم وارتفاع نسبة الكوليسترول في الدم وأمراض القلب والأوعية الدموية وترسب حصوات الكلى وأمراض أخرى لدى الأشخاص المعاصرين.

على كوكبنا، يأكل الإنسان وحيواناته الأليفة فقط الطعام المطبوخ. تأكل جميع الحيوانات البرية الطعام النيئ، وربما هذا هو السبب في أنها ليست عرضة للأمراض المتأصلة في البشر..

نقص الانزيم هو سبب العديد من الأمراض

تحت قيادة الدكتور فرانسيس بوترجر، تم إجراء دراسات مستقلة على مدار 10 سنوات حول تأثيرات الأطعمة المصنعة على جسم القطة. شارك في التجارب 900 حيوان. تم تغذية نصف القطط فقط باللحوم الطازجة والحليب ونصفها لحم مسلوق وحليب مسلوق. كانت الحيوانات التي تم تغذيتها بالطعام النيئ فقط تتمتع بصحة جيدة ولم تمرض وفي كل مرة كانت تجلب قططًا صحية.

كانت قطط المجموعة الأخرى مريضة في كثير من الأحيان. كانت قططهم من الجيل الأول خاملة وخاملة. لقد أصيبوا بالحساسية، وفي كثير من الأحيان لوحظت أمراض معدية، ولوحظت أمراض الكلى، وخلل في الغدة الدرقية ونظام القلب والأوعية الدموية. لثتي تؤلمني لفترة من الوقت.

القطط من كل جيل متتالي من القطط التي تتغذى على الطعام المطبوخ تمرض بشكل ملحوظ في كثير من الأحيان. معظم القطط من الجيل الثالث لا تستطيع أن تنجب ذرية طبيعية.

بغض النظر عن الاختلافات بين الأنواع، سواء كان إنسانًا أو كلبًا أو قطة، فإن تناول الأطعمة المصنعة بدون إنزيمات حية يضع ضغطًا إضافيًا على الجسم. ولعملية الهضم، عليه أن يقوم بإنتاج الإنزيمات بنشاط لتعويض نقصها في الغذاء. بسبب تشتيت انتباه الجسم عن عملية تصنيع الإنزيمات الإضافية، لا ينتج الجسم المواد الأخرى التي يحتاجها.

اليوم، يلاحظ العديد من الأطباء في الأطفال المرحلة الأولى من التهاب المفاصل والسكري والأمراض الأخرى، والتي تم تسجيلها قبل بضع سنوات فقط في الأشخاص الذين تتراوح أعمارهم بين 50-60 عاما.

العلامات الأولى لنقص الإنزيم قد تكون حرقة المعدة، وانتفاخ البطن، والتجشؤ. ثم قد يكون هناك صداع، وتشنجات في المعدة، والإسهال، والإمساك، والسمنة المزمنة، وعدوى الجهاز الهضمي. أصبحت هذه الأعراض أكثر شيوعًا لدى الأشخاص المعاصرين، ويعتقد الكثيرون أن هذا أمر طبيعي. ومع ذلك، فهي مؤشرات على أن الجسم لا يستطيع معالجة الطعام بشكل فعال.

بسبب انتهاك عملية الهضم، يمكن أن تحدث أمراض الجهاز الهضمي والكبد والبنكرياس والمرارة وما إلى ذلك.

تعد أمراض الجهاز الهضمي أحد الأسباب الرئيسية لدخول الناس إلى المستشفى. يتم إنفاق مبالغ كبيرة على العمليات الجراحية والعلاج في المستشفيات. تعد الشكاوى المتعلقة بالهضم أحد الأسباب الرئيسية لإصدار إجازة مرضية لكل من البالغين وأطفال المدارس.

إن تناول الأطعمة التي لا تحتوي على الإنزيمات يؤثر سلباً على كل خطوة من خطوات العملية الهضمية: بشكل مباشر على الهضم والامتصاص والاستيعاب والإفراز. تشير عملية الهضم الطبيعية إلى اتباع نظام غذائي متوازن.

يظهر التشريح التشريحي أن أولئك الذين يتناولون الأطعمة المصنعة باستمرار لديهم تضخم في البنكرياس، وهو على وشك التدمير الكامل. مع مثل هذه التغذية، يجب على البنكرياس إنتاج الإنزيمات الهاضمة بشكل مكثف كل يوم طوال الحياة.

إن التدهور التدريجي للبنكرياس والأعضاء الهضمية الأخرى لا يساهم في أدائها الطبيعي، وبالتالي لا يحدث امتصاص العناصر الغذائية الأساسية. وهذا يؤدي إلى أمراض مختلفة في الجهاز الهضمي والأعضاء الأخرى.

الدم تحت المجهر

تعمل العديد من الإنزيمات كـ "قمّامات"، إذ تحلل المواد الضارة، وتزيلها من الجسم وتمنع امتصاصها في الدم.

تساهم إنزيمات الكريات البيض في تدمير الكائنات والمواد الغريبة التي تسبب أمراض الدم. أثناء المرض أو العدوى، تصبح الكريات البيض أكثر نشاطًا.

ويلاحظ أنه في النصف ساعة الأولى بعد تناول الطعام المطبوخ، يزداد عدد الكريات البيض في الدم بشكل كبير. وهذا يشير إلى أنه أثناء تناول الطعام، يكون الجهاز المناعي في حالة توتر مستمر. عند تناول الطعام الخام، لم يلاحظ مثل هذه الزيادة في عدد الكريات البيض.

يتم امتصاص جزيئات البروتينات والدهون سيئة الهضم بسهولة في الدم، لكن استيعابها الإضافي داخل الخلايا لا يحدث بسبب الحجم الكبير لهذه الجزيئات. تسمى هذه الجزيئات شبه المهضومة "المجمع المناعي المتنقل".

غالبًا ما يُستخدم مجهر المجال المظلم لإجراء فحص شامل للدم. وهو قادر على التكبير 15000 مرة ويعكس صورة واضحة لـ "المجمع المناعي المتنقل".

من خلال مجهر المجال المظلم، تظهر الاختلافات في دم الشخص السليم والمريض بوضوح. عند الشخص المريض، ترتبط كريات الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء) ببعضها البعض، مما يؤدي إلى انخفاض مساحة السطح وانخفاض محتوى الأكسجين. وهذا يمكن أن يؤدي إلى التعب المزمن، والصداع النصفي، واضطرابات الدورة الدموية.

على جدران الأوعية الدموية يمكن رؤية رواسب الكولسترول وبلورات حمض اليوريك. يمكن أن تؤدي كمية كبيرة من هذه الرواسب إلى أمراض القلب والأوعية الدموية والتهاب المفاصل والنقرس. يمكن أن يؤدي تكوين لويحات من الدهون غير المهضومة على جدران الأوعية الدموية إلى تطور تصلب الشرايين.

تحت المجهر، يمكن رؤية الضرر الناجم عن الجذور الحرة. تحتاج الكريات البيض إلى الكثير من الجهد لتفكيك "المركب المناعي المتنقل" وحماية الجسم من عمل المواد السامة الأخرى. ونتيجة لذلك، تُحرم الأعضاء والأنسجة والغدد الصماء من الإنزيمات اللازمة لعملها الطبيعي.

بعض الأمراض المرتبطة بنقص الإنزيم

تشير الدراسات إلى أن العديد من الأشخاص في أوروبا وأمريكا يعانون من زيادة الوزن. في المتوسط، يتكون النظام الغذائي للناس من العديد من الوجبات المطبوخة، التي تحتوي على نسبة عالية من الدهون والسكر، وقليلة الألياف والإنزيمات. هناك قول مأثور في أمريكا عن الدهون: "إنها جيدة على الشفاه مرة واحدة، ثم على الفخذين مدى الحياة".

تؤدي الدهون الزائدة في الطعام إلى الإصابة بالعديد من الأمراض وتقلل من متوسط ​​العمر المتوقع. لقد ثبت أن الدهون المعالجة بالحرارة لا تحتوي على إنزيمات. لكن الدهون ضرورية لأن الدهون من أقوى مصادر الطاقة وهي ضرورية لامتصاص الفيتامينات التي تذوب في الدهون.

يمكن أن تكون إحدى الطرق الرئيسية لتطبيع الوزن هي التعويض عن نقص الإنزيم. دكتور د. جالتون)